I

Zwischen Tradition und Globalisierung Beiträge zur 9. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau Band 1

Universität Hohenheim, 20.-23. März 2007

Hrsg.: S. Zikeli, W. Claupein, S. Dabbert, B. Kaufmann, T. Müller und A. Valle Zárate

INHALTSVERZEICHNIS

Teil: Boden

Stoff- und Humusbilanzen und N-Fixierung / Vorträge

Humusbilanzmethoden als Prognose- und Bewertungsinstrumente im ökologischen Landbau – allgemeiner und spezieller Anpassungsbedarf C. Brock und G. Leithold…………………………………………………………………….1

Einfache Methode zur standortangepassten Humusbilanzierung von Ackerland unterschiedlicher Anbauintensität H. Kolbe………………………………………………………………………………………..5

Einfluss des ökologischen Landbaus auf unterschiedliche Humuspools im Boden und Schlussfolgerungen zur Humusbilanzierung U. Hoyer, B. Lemnitzer und K.-J. Hülsbergen……………………………………………..9

Kalkulation der N2-Fixierleistung und der N-Flächenbilanz beim Anbau von Leguminosen im ökologischen Landbau B. Jost , K. Schmidtke und R. Rauber…………………………………………………….13

Stoff- und Humusbilanzen und N-Fixierung / Poster

Stickstoffflüsse auf der Weide bei Vollweidehaltung im alpinen Raum Österreichs W. Starz und A. Steinwidder………………………………………………………………..17

Auswaschungsverluste unter biologischer und konventioneller Bewirtschaftung W. Hein und H. Waschl…………………………………………………………………….21

N-Bilanzen ökologischer und konventioneller Praxisbetriebe in Norddeutsch-land – Ergebnisse aus dem Projekt COMPASS M. Kelm , R. Loges und F. Taube………………………………………………………….25

II

N-Auswaschung unter ökologisch und konventionell bewirtschafteten Praxisflächen in Norddeutschland – Ergebnisse aus dem Projekt COMPASS M. Kelm, R. Loges und F. Taube…………………………………………………………..29

Der Dauerbeobachtungsversuch Trenthorst – Konzeption und Versuchsaufbau D. Schaub, H. M. Paulsen, H. Böhm und G. Rahmann………………………………….33

Düngung / Vorträge

Effekte veredelter Rohmaterialien angewandt als Dünger oder Wachstumsstimulatoren auf Pflanzenwachstum und -gesundheit E. Schulte - Geldermann, M. Behrens, M. R. Finckh, J. Heß und C. Bruns…………...37

Wirkungen von ‚Effektiven Mikroorganismen EM’ auf pflanzliche und bodenmikrobiologische Parameter im Feldversuch J. Mayer, S. Scheid, F. Widmer, A. Fließbach und H.-R. Oberholzer………………….41 Einfluss der organischen Düngung auf Wachstum, Zusammensetzung und Nährstoffaufnahme eines leguminosenbetonten Zwischenfruchtgemenges K. Möller , W. Stinner und G. Leithold……………………………………………………..45

Leguminosenkörnerschrote und andere vegetabile Dünger im Ökologischen Gemüsebau T. Müller , J. Riehle, I. Schlegel, Z. Li, M. von Schenck zu Schweinsberg - Mickan, H. Sabahi und R. Schulz……………………………………………………………………….49

Düngung / Poster

A Rapid Bio-Test to Study the Activity Potential of Biofertilizers Based on Trichoderma sp. Z. Akter, G. Neumann, M. Weinmann und V. Römheld…………………………………53

Tastversuch zur Kompensation negativer Ertragsreaktionen nach Strohdüngung im (viehlosen) Getreideanbau H. Kolbe……………………………………………………………………………………….57

Möglichkeiten der Optimierung der Wirtschaftsdüngung zu Winterweizen durch Berücksichtigung bodentypischer Gegebenheiten D. Westphal, R. Loges und F. Taube……………………………………………………...61

Bodenfruchtbarkeit / Vorträge

Organische Substanz in ökologisch bewirtschafteten Böden, Quantität, Qualität und ihr Einfluss auf Getreideerträge H. Schmidt , C. Schüler und R. G. Jörgensen…………………………………………...65

Kann man mit Nahinfrarot-Spektroskopie die Bodenfruchtbarkeit bestimmen? T. Terhoeven-Urselmans , F. Ilein, H. Schmidt und B. Ludwig…………………………69

Ökologische Sanitärlösungen in Afrika: Beitrag zu nachhaltiger Abfallentsor-gung und erhöhter Bodenfruchtbarkeit J. Germer, J. Grenz und J. Sauerborn…………………………………………………….73

P, K, Mg, S und N-Versorgung von Mischfruchtanbausystemen mit Ölpflanzen im ökologischen Landbau H. M. Paulsen und M. Schochow…………………………………………………………..77

III

Bodenfruchtbarkeit / Poster

Der Dauerbeobachtungsversuch Trenthorst - Ertragsentwicklung in verschiedenen Fruchtfolgen und Kulturen 2003 bis 2005 D. Schaub, H. M. Paulsen, H. Böhm und G. Rahmann………………………………….81

Ökologische Landwirtschaft in den Neuen EU-Mitgliedstaaten – Ergebnisse einer Befragung zu Fruchtfolgesystemen und Nährstoffmanagement P. von Fragstein und Niemsdorff…………………………………………………………..85

Boden 1

Humusbilanzmethoden als Prognose- und Bewertungsinstrumente im Ökologi-schen Landbau – allgemeiner und spezieller Anpassungsbedarf

Humus balance methods as management tools in organic farming - evaluation for adaptation

C. Brock1 und G. Leithold1

Keywords: soil fertility, nutrient management, humus balance

Schlagwörter: Bodenfruchtbarkeit, Nährstoffmanagement, Humusbilanz

Abstract: Humus balances are intended to serve as instruments to support humus management in practice. Still, urgent need for adaptation especially with regard to apllication in organic farming has been stated. Results presented in this paper show that there in fact is a difference in humus repro-duction between conventional and organic farming that is not recognized in balance methods. In addition, the results exhibit a big uncertainty in balance results. They are pointing out basic problems of humus balance methods that are likely to be caused by an insufficient consideration of site-specific factors of the humus household and their interaction with farming.

Einleitung und Zielsetzung: Humusbilanzen sind Instrumente zur Unterstützung des Humusmanagements. Der Vorteil von Bilanzmethoden liegt in der Möglichkeit zur Abschätzung der Humusrepro-duktion aufgrund einfacher und i.d.R. vorliegender Eingabedaten (Fruchtart, Düngerart und –menge). Die Anwendung konventioneller Humusbilanzmethoden im ökologi-schen Landbau liefert allerdings mit der regelmäßigen Ausweisung hoher Überschüs-se wenig plausible Ergebnisse. Es ist anzunehmen, dass die tatsächliche Humusre-produktion deutlich überschätzt wird. Bislang vorgenommene Anpassungen (HÜLSBERGEN 2003, LEITHOLD et al. 1997) konnten zwar die Plausibilität der Bilanzaussagen verbessern, bedürfen jedoch einer weiteren empirischen Überprüfung. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es daher, etablierte Humusbilanzmethoden mit Blick auf deren Aussageschärfe insbesondere bei Anwendung auf Bewirtschaftungssyste-me des ökologischen Landbaus hin zu überprüfen.

Methoden: Humusbilanzen und gemessene Entwicklungen der Humusgehalte wurden in vier landwirtschaftlichen Dauerfeldversuchen mit Systemvergleichen konventionell – öko-logisch sowie z.T. zusätzlicher Differenzierung von Düngungsart und –menge mitein-ander verglichen. Dazu wurden für alle einbezogenen Varianten Humusbilanzen nach VDLUFA (VDLUFA 2004) sowie mit der dynamischen HE-Methode (HÜLSBERGEN 2003) berechnet. Die reale Entwicklung der Humusgehalte in den Varianten wurde anhand von Zeitreihen zur Boden-C-Entwicklung (Ct oder Corg, nach Versuch einheit-lich) vereinfachend mittels linearer Regression abgeschätzt. Für den direkten Ver-gleich mit den Bilanzsalden wurden auf dieser Grundlage unter Berücksichtigung der durchschnittlichen Bearbeitungstiefe und unter Annahme einer Trockenrohdichte des Bodens von 1,5 g/cm3 in Mengenangaben (kg C ha-1 a-1) ermittelt.

1Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung II, Justus-Liebig-Universität Gießen, Karl-Glöckner-Straße 21c, 35394 Gießen, Deutschland, Christopher.J.Brock@agrar.uni-giessen.de

2 Boden

Für die Abschätzung des Anpassungsbedarfes wurden die bilanzierten und realen Abweichungen der Humusgehaltsentwicklung ökologischer Varianten von den jeweili-gen konventionellen Vergleichsvarianten miteinander in Beziehung gesetzt.

Ergebnisse und Diskussion: Die Ergebnisse der Abschätzung des Anpassungsbedarfes konventioneller Bilanzme-thoden für die Anwendung im ökologischen Landbau sind in Tab. 1 wiedergegeben.

Tab. 1: Anpassungsbedarf von Humusbilanzmethoden.

Versuch Variante HE (dynamisch) VDLUFA (obere Werte)

∆HEW ∆Saldo Differenz ∆Saldo Differenz

DOK ConFym2

Therwil (CH) OrgFym2 -120,00 92,80 -212,80 104,34 -224,34

(FAL&FiBL) Biodyn2 30,00 -116,00 146,00 -154,57 184,57

ConMin1

OrgFym1 18,01 284,20 -266,19 224,48 -206,47

Biodyn1 -36,38 278,40 -314,78 224,48 -260,86

Da ConMin2

Darmstadt OrgFym2 -116,35 359,60 -475,95 355,88 -472,23

(IBDF) Biodyn2 -295,39 353,80 -649,19 355,88 -651,27

ConMin3

OrgFym3 -75,65 452,40 -528,05 487,27 -562,92

Biodyn3 -322,05 388,60 -710,65 487,27 -809,32

ConMin BL OrgGS 244,29 -23,20 267,49 -68,07 312,36

Bad Lauchstädt ConFym (MLU Halle) OrgFym 154,29 -197,20 351,49 -35,76 190,05

ConMin1 Bn OrgGS -357,95 40,60 -398,55 61,04 -418,99

Bernburg OrgFym1 361,36 371,20 -9,84 398,51 -37,15

(LLG ConMin2 Sachs.-Anh.) OrgFym2 132,95 324,80 -191,85 317,60 -184,65

Mittelwert -29,45 200,77 -230,22 212,18 -241,63Gemessene Humusgehaltsentwicklung (∆HEW) und Saldo HE-dynamisch sowie VDLUFA-obere Werte (∆Saldo) jeweils relativ zur konv. Vergleichsvariante; Differenz = ∆HEW – ∆Saldo, jeweils in kg C ha

-1 a

-1.Varianten: Con=Konventionell, Org=Organisch-biologisch, BioDyn=Biologisch-dynamisch Fym=viehhaltendes System, GS=viehloses System, Min=mineralische Düngung, 1,2=Intensität Auswertungszeitraum: DOK 1977-2005, Da 1990-2001, BL 1998-2003, Bn 1994-2004.

Bei der Anwendung der Bilanzmethoden auf ökologische Versuchsvarianten fällt die große Spannweite des Anpassungsbedarfes auf. In den Versuchen Da und Bn wurde die Humusreproduktion ökologischer Varianten im Vergleich zu den jew. Konventio-nellen Vergleichsvarianten deutlich überschätzt, während in Versuch BL i.d.R. eine zu vernachlässigende Unterschätzung festgestellt werden kann. Die Varianten im DOK-Versuch verhalten sich besonders uneinheitlich. Insgesamt zeigt sich, dass die Überschätzung ökologischer Varianten grundsätzlich umso größer ist, je mehr sich die Bewirtschaftung in den jeweiligen Vergleichsvarian-ten voneinander unterscheidet (Tab. 1). So weicht die Bewirtschaftung der Ver-

Boden 3

gleichsvarianten in den Versuchen Da und Bn deutlich stärker voneinander ab als in den Versuchen DOK und BL, wobei in Versuch BL die geringsten Abweichungen zu verzeichnen sind. Eine Ausnahme bildet die Variante „viehlos“ (OrgGS) in Versuch Bn, wobei sich dieser Umstand auch im geringen Anpassungsbedarf niederschlägt. Die Ergebnisse zeigen, dass sich ein gegenüber einer konventionellen Vergleichsvari-ante höheres Bilanzsaldo ökologischer Varianten in der tatsächlichen Entwicklung der Humusgehalte so nicht widerspiegeln muss, wobei anscheinend Art und Umfang der organischen Inputs („Fym“ und „Min“ bzw. „GS“) die wesentlichen differenzierenden Faktoren zwischen den, aber auch innerhalb der Bewirtschaftungssysteme darstellen.

Allerdings ist bei der Beurteilung des Anpassungsbedarfes unbedingt die allgemeine Aussageschärfe der Bilanzmethoden zu beachten. Tab. 2 zeigt die mitunter großen Abweichungen von Bilanzsaldo und Humusgehaltsentwicklung in den untersuchten Varianten. Zwar muss schon allein aufgrund der möglichen Fehler bei der Schätzung der Humusmengen ein Toleranzbereich von bis zu mehreren hundert kg C ha-1 a-1 bei der Beurteilung der Methodenschärfe berücksichtigt werden. Gegenläufige Aussagen von Bilanz und realem Trend sind hiermit allerdings nicht zu erklären, da sich eine bilanzierte An- oder Abreicherung in der Tendenz nicht widersprechen darf.

Tab. 2: Aussageschärfe von Humusbilanzmethoden.

Variante Methode HEW (kg C*ha-1*a-1)

Saldo (kg C*ha-1*a-1) Faktor

Beispiel: Varianten in Versuch Bn

HE 90,00 609,00 0,15

DOK-D2 LUFA-U 90,00 666,19 0,14

LUFA-O 90,00 623,61 0,14

HE -60,00 817,80 -0,07

DOK-O2 LUFA-U -60,00 912,52 -0,07

LUFA-O -60,00 882,52 -0,07

HE 60,00 725,00 0,08

DOK-K2 LUFA-U 60,00 808,18 0,07

LUFA-O 60,00 778,18 0,08

Mittelwerte

HE -264,65 -248,11 1,07

Da LUFA-U -264,65 37,25 -7,10

LUFA-O -264,65 -42,75 6,19

HE 977,05 -95,12 -10,27

BL LUFA-U 977,05 68,63 14,24

LUFA-O 977,05 9,71 100,62

HE 826,07 185,60 4,45

Bn LUFA-U 826,07 236,55 3,49

LUFA-O 826,07 211,23 3,91

Faktor = gemessene (HEW) / bilanzierte Humusgehaltsentwicklung (Saldo). Negatives Vorzei-chen: gegenläufige Aussage! Methoden: LUFA-O=VDLUFA-Methode, obere Werte, ...U=...untere Werte, HE=Humuseinheitenmethode dynamisch, Auswertungszeitraum: DOK 1977-2005, Da 1990-2001, BL 1998-2003, Bn 1994-2004.

Hier zeigt sich ein grundlegender Überarbeitungsbedarf der Methoden. So stellt die Nicht-Berücksichtigung der spezifischen standörtlichen Ausprägung von Faktoren des Humushaushaltes in den Konzeptionen der Bilanzmethoden wahrscheinlich ein we-sentliches Problem der Ansätze dar (BROCK & LEITHOLD 2006, KOLBE & PRUT-ZER 2005).

4 Boden

Schlussfolgerungen: Die Untersuchungen zeigen einen deutlichen Überarbeitungsbedarf der angewende-ten Humusbilanzmethoden auf, und zwar sowohl mit Blick auf die Anwendung im ökologischen Landbau, wie auch in Bezug auf die grundsätzliche Notwendigkeit der Neubewertung oder erstmalige Berücksichtigung von Faktoren der Humusdynamik und auftretenden Wechselwirkungen. Die These einer häufigen Überschätzung von Systemen des ökologischen Landbaus trifft zwar mit Einschränkungen zu. Vor allem aufgrund der noch bestehenden grund-sätzlichen Defizite der Bilanzmethoden ist hier jedoch eine differenzierte Betrachtung unabdingbar. Grundsätzlich besteht die Herausforderung von Humusbilanzmethoden darin, bei Verwendung einfacher verfügbarer Eingabedaten einen sehr komplexen Kontext zu berücksichtigen. Hierbei kann keine hohe Präzision der Aussagen erreicht werden. Dennoch besteht unbedingter Fortentwicklungsbedarf der Bilanzmethoden. Die zuver-lässige Erfassung und Prognose von Trends stellt dabei eine Mindestanforderung dar.

Danksagung: Die vorliegende Arbeit wurde im Rahmen eines laufenden Gemeinschaftsprojektes der Universitäten Giessen und TU München/Freising sowie der Bayerischen Landes-anstalt für Landwirtschaft erstellt. Die Autoren danken der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) für die Finanzierung der Arbeiten im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau sowie allen beteiligten Versuchsanstellern für die gute Zusammenarbeit und Bereit-stellung von Datenmaterial.

Literatur: Brock C., Leithold G. (2006): Balancing Soil Organic Matter in Organic Agriculture – A Theoretical Approach. In: Organic Farming and European Rural Development, Andreasen C., Eslgaard L., Sondergaard Sorensen L. & Hansen G. (ed.), Proceedings of the European Joint Organic Con-gress, 30 – 31 May 2006 in Odense, Denmark, S. 218-219.

Hülsbergen K.-J. (2003): Entwicklung und Anwendung eines Bilanzierungsmodells zur Bewertung der Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Systeme. Berichte aus der Agrarwirtschaft. Shaker Verlag, Aachen.

Kolbe H., Prutzer I. (2004): Überprüfung und Anpassung von Bilanzierungsmodellen für Humus an Hand von Langzeitversuchen des Ackerlandes. OrganicEprints 3130.

Leithold G. Hülsbergen K.-J., Michel D., Schönmeier H. (1997): Humusbilanzierung – Methoden und Anwendung als Agrar-Umweltindikator. In: Deutsche Bundesstiftung Umwelt (Hrsg.): Umwelt-verträgliche Pflanzenproduktion. Initiativen zum Umweltschutz 5. Zeller Verlag, Osnabrück, S. 43-54.

VDLUFA (2004): Humusbilanzierung. Standpunkt des VDLUFA.

Boden 5

Einfache Methode zur standortangepassten Humusbilanzierung von Ackerland unterschiedlicher Anbauintensität

Site adjusted humus balance method for use in arable farming systems of dif-ferent intensity

H. Kolbe1

Keywords: crop farming, soil fertility, humus balance method

Schlagwörter: Pflanzenbau, Bodenfruchtbarkeit, Humusbilanzmethode

Abstract: Common humus balance methods give distinct inexact results (KOLBE & PRUTZER 2004) and do not meet nowadays requirements (KOLBE 2006b). Outgoing from the method of KÖRSCHENS et al. (2004) an improved, site adjusted, semi-quantitative method was developed for manual use in agricultural practice and consultation.

Einleitung und Zielsetzung: Durch vielfältige Ansprüche aus der Betriebsberatung und gesetzlichen Erfordernissen haben sich die Anforderungen, die an die Verfahren zur Humusbilanzierung gestellt werden, deutlich erhöht (KOLBE 2006a). Als Ergebnis umfangreicher Überprüfungs-arbeiten wurden erhebliche Mängel bei bestehenden Bilanzierungsmethoden aufge-deckt (BEUKE 2006, KOLBE 2005, KOLBE & PRUTZER 2004). In dieser Arbeit wer-den Grundzüge einer deutlich verbesserten Bilanzierungsmethode für Humus vorgestellt, die den heutigen Anforderungsprofilen im Integrierten und Ökologischen Landbau entsprechen.

Methoden: Bei der VDLUFA-Methode (KÖRSCHENS et al. 2004) wird ein Saldo aus dem Hu-musverlust (Anbau humuszehrender Kulturarten) und der Humuszufuhr (Anbau hu-musmehrender Kulturarten, organische Düngung) berechnet. Diese Methode ist aus der ROS-Methode (KÖRSCHENS & SCHULZ 1999, AUTORENKOLLEKTIV 1977) für die unteren Werte und der HE-Methode (LEITHOLD et al. 1997) für die oberen Werte der Humifizierungskoeffizienten der Fruchtarten entstanden. Für die Optimierungsar-beiten standen Ergebnisse aus 39 konventionellen und ökologischen Dauerfeldversu-chen zur Verfügung, die alle wesentlichen Standortbedingungen Deutschlands abde-cken (KOLBE 2005).

Ergebnisse und Diskussion: Für die Methodenoptimierung waren die unteren Werte der VDLUFA-Methode besser geeignet als die oberen Werte, da sie aus einer breiteren Versuchsbasis ermittelt worden sind (Varianz: HE = 0,036; ROS = 0,034). Die Arbeiten wurden in 4 Schritten durchgeführt.

1. Standortgruppen Auf Grund der Ergebnisse von BEUKE (2006) und KOLBE (2005) konnten 6 Stand-ortgruppen mit jeweils ähnlicher Reaktionsfolge identifiziert werden: - Standortgruppe 1: Schwarzerden, Tonböden über 700 mm Niederschlag/Jahr,

Sandböden mit C/N-Verhältnissen weiter als 12

1FB Pflanzliche Erzeugung, Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft, G.-Kühn-Str. 8, 04159 Leipzig, Deutschland, Hartmut.Kolbe@smul.sachsen.de

6 Boden

- Standortgruppe 2: Sand, anlehmiger Sand und lehmiger Sand unter 8,5 oC Temp., toniger Lehm, Tonböden

- Standortgruppe 3: Sand, anlehmiger Sand und lehmiger Sand über 8,5 oC Temp. - Standortgruppe 4: stark sandiger Lehm und sandiger Lehm unter 8,5 oC Temp. - Standortgruppe 5: stark sandiger Lehm und sandiger Lehm, über 8,5 oC Temp. - Standortgruppe 6: Lehmböden.

Es bestand eine systematische Abweichung zwischen den Ergebnissen der Humusbi-lanzierungen und der Reaktion der Humusgehalte der Standortgruppen (KOLBE 2006b). Ursache hierfür sind deutliche Unterschiede in den Umsetzungs- und Humifi-zierungseigenschaften der Standorte (Bodenart, Klima).

2. Humifizierungskoeffizienten der Fruchtarten Ziel war es daher, das Ergebnis der Humusbilanzierung mit der Veränderung der Humusgehalte des Bodens in den Dauerversuchen so in Einklang zu bringen, damit eine Gleichbewertung jeder Standortgruppe gewährleistet wird (Zielfunktion: 0 kg Corg/ha u. Jahr ≈ 0% Änderung d. Corg-Gehalte). Hierzu wurden die Humifizie-rungskoeffizienten der Fruchtarten einer systematischen Veränderung unterzogen bis die Zielfunktion erfüllt war und von einer möglichst hohen Anzahl an Varianten der Humusgehalt der Standortgruppe gerade eingehalten wird (Tab. 1).

Tabelle 1: Standortspezifische Humifizierungskoeffizienten der Fruchtarten (kg C/ha u. Jahr).

Standortgruppe 1 2 3 4 5 6

Hauptfruchtarten

Hackfrüchte: Rüben, Kartoffeln -510 -610 -710 -660 -760 -900

Mais: Silo- u. Körnermais -310 -410 -510 -460 -560 -700

Getreide: einschließl. Öl- u. Faser-pflanzen, Sonnenblumen

-30 -130 -230 -180 -280 -420

Körnerleguminosen 410 310 210 260 160 20

Mehrj. Feldfutter: Ackergras, Leguminosen, Leg.-Gras, Gemenge, Vermehrung

je Hauptnutzungsjahr 850 750 650 700 600 460

im Ansaatjahr als Frühj.-Blanksaat 650 550 450 500 400 260

bei Gründeckfrucht 550 450 350 400 300 160

als Untersaat 450 350 250 300 200 60

als Sommerblanksaat 350 250 150 200 100 -40

Zwischenfrüchte

Winterzwischenfrüchte 370 270 170 220 120 -20

Stoppelfrüchte 330 230 130 180 80 -60

Untersaat 450 350 250 300 200 60

Brache: Selbstbegrünung

ab Herbst 430 330 230 280 180 40

ab Frühjahr das Brachejahres 330 230 130 180 80 -60

Brache: Gezielte Begrünung

ab Sommer für folgende Brachejahre 950 850 750 800 700 560

ab Frühjahr des Brachejahres 650 550 450 500 400 260

Boden 7

3. Humifizierungskoeffizienten organischer Materialien Auswertungsarbeiten von vielen Ergebnissen aus Dauerfeldversuchen zeigten, dass die bisher in der VDLUFA-Methode geltenden Humifizierungskoeffizienten für die organischen Materialien z. T. deutlich zu hoch angesetzt worden sind. Außerdem war eine Abhängigkeit der Koeffizienten von der Höhe an durchschnittlich zugeführter organischer Masse gegeben. Durch Übernahme und Anpassung dieser Koeffizienten in Folge weiterer Optimierungsarbeiten (Tab. 2) konnte die Methodenstreuung insge-samt auf ein Drittel reduziert werden (KOLBE 2006b).

Tab. 2: Reproduktionskoeffizienten organischer Materialien, ermittelt aus Feld-Dauerversuchen und Validierungsarbeiten.

Art organisches Material Durchschn. Zufuhrmen-

ge (t/ha FM) Reproduktionskoeffi-

zient (kg C/t FM)

Kompost (55% TM) bis 10 92 10 – 20 74 über 20 58

Stalldung (25% TM) bis 10 33 10 – 20 26 über 20 23

Gülle, Rind (7% TM) bis 25 8,6 über 25 8,1

Gülle, Schwein (8% TM) bis 25 6,5 über 25 5,8

Stroh (86% TM) bis 3 83 3 - 6 68

über 6 41 Gründüngung (10% TM) bis 10 5,5

10 - 20 3,2 über 20 1,0

4. VDLUFA-Versorgungsgruppen Durch eine Gegenüberstellung der berechneten Humussalden mit den jeweils ermittel-ten N-Flächensalden der Versuche wurde eine Neubewertung der VDLUFA-Versorgungsgruppen in Abhängigkeit von dem Versorgungsniveau an mineralischer N-Düngung vorgenommen (KOLBE 2005). Als Grenze zur Erreichung der Versor-gungsgruppe E wurden N-Salden von 50 kg/ha u. Jahr (ohne N-Deposition über die Atmosphäre) eingesetzt (Abb. 1). In ökologischen Anbauverfahren können nach die-sen Ergebnissen deutlich höhere positive Humussalden angestrebt bzw. akzeptiert werden, als es im konventionellen Landbau nach der VDLUFA-Methode der Fall ist.

Schlussfolgerungen: Für die Optimierungsarbeiten waren Ergebnisse aus repräsentativen Dauerfeldversu-chen unbedingt erforderlich. Durch Einführung von Standortgruppen und Anpassung der Humifizierungskoeffizienten der organischen Materialien konnte eine deutliche Verringerung des Methodenfehlers erreicht werden. Diese verbesserte Methode der Humusbilanzierung ist für die Standortbedingungen Deutschlands mit ähnlicher Be-rechnungsgenauigkeit und Methodensicherheit anwendbar. Für die Berechnungen sind lediglich wenige Standortkenntnisse, die Abfolge der Fruchtarten in der Fruchtfol-ge und die Zufuhrhöhe an organischen Materialien erforderlich.

8 BodenH

um

us

sald

o (

kg

C/h

a u

. Ja

hr)

A sehr niedrig B niedrig C optimal D hoch E sehr hoch

Ökologischer Landbau Integrierter Landbau

-200

-100

100

200

300

400

500

600

700

Standard Standardleichte Standorte/Gemüsebau

leichte Standorte/hohe N-Düngung

A

E

D

C

B

0

Abb. 1: Bewertungssystem für die Humusversorgung für verschieden intensive Anbausysteme.

Literatur: Autorenkollektiv (1977): Empfehlungen zur effektiven Versorgung der Böden mit organischer Substanz. Akad. d. Landw.-Wissensch. d. DDR, Agrarbuch, Leipzig.

Beuke K. (2006): Überprüfung der Humusbilanzierung anhand von Dauerversuchen in verschie-denen Klimaregionen Europas. Dipl.-Arbeit, FB Geowissenschaften, Univ., Trier.

Kolbe H. (2005): Prüfung der VDLUFA-Bilanzierungsmethode für Humus durch langjährige Dauer-versuche. Arch. Agron Soil Sci 51: 221 – 239.

Kolbe H. (2006a): Anforderungen an die Humusbilanzierung in der Praxis des Ökologischen Landbaus. http://orgprints.org/3516/ (Abruf: 27.09. 2006).

Kolbe H. (2006b): Methode zur standortangepassten Humusbilanzierung von Ackerland im Integ-rierten und Ökologischen Landbau. Poster, Vortragsveranstaltung mit Feldtag „Forschung zum ökologischen Landbau in Sachsen“, Roda, 14.06. 2006. http://orgprints.org/8867/ (Abruf 27.09. 2006).

Kolbe H., Prutzer, I. (2004): Überprüfung und Anpassung von Bilanzierungsmodellen für Humus an Hand von Langzeitversuchen des Ackerlandes. Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft, FB Pflanzliche Erzeugung, Leipzig. http://orgprints.org/ 00003130/ , (Abruf 27.09. 2006).

Körschens M., Schulz, E. (1999): Die Organische Bodensubstanz, Dynamik – Reproduktion – ökonomisch und ökologisch begründete Richtwerte. UFZ-Bericht Nr. 13, UFZ Leipzig-Halle, Halle.

Körschens M., Rogasik J., Schulz E., Bönig H., Eich D., Ellerbrock R., Franko U., Hülsbergen K.-J., Köppen D., Kolbe H., Leithold G., Merbach I., Peschke H., Prystav W., Reinhold J., Zimmer J. (2004): Humusbilanzierung. Methode zur Beurteilung und Bemessung der Humusversorgung von Ackerland. Standpunkt. VDLUFA, Bonn.

Leithold G., Hülsbergen K.-J., Michel D., Schönmeier H. (1997): Humusbilanz – Methoden und Anwendung als Agrar-Umweltindikator. Initiativen zum Umweltschutz 5, Zeller Verlag, Osnabrück, S. 43 – 54.

Boden 9

Einfluss des ökologischen Landbaus auf unterschiedliche Humuspools im Boden und Schlussfolgerungen zur Humusbilanzierung

Impact of Organic Farming on different pools of soil organic matter and conclu-sions on humus balancing

U. Hoyer1, B. Lemnitzer1 und K.-J. Hülsbergen1

Keywords: productions systems, soil fertility, plant nutrition, humus

Schlagwörter: Betriebssysteme, Bodenfruchtbarkeit, Pflanzenernährung, Humus

Abstract: Due to the results of organic matter balancing which showed a very high potential of soil organic matter accumulation in organic farming, a research project was started in spring 2005 with the objective to ascertain this hypothesis. Soil sampling was carried out on different organic and adjacent conventional farms in distinct regions of Ger-many. A comparison of the samples regarding Corg showed only minor differences between organic and conventional farms whereas the more sensitive indicators like Cmic and enzyme activities were more affected. However the main influencing factor of all these indicators in this investigation is soil texture. The cultivation system (inten-sive, extensive, stocking, crop rotation, tillage) is more important than the differentia-tion organic or conventional farming.

Einleitung und Zielsetzung: Der Humusgehalt im Boden gilt als wesentlicher Indikator der Bodenfruchtbarkeit. Humusbilanzen erlauben (indirekte) Aussagen zur Humusversorgung ackerbaulich genutzter Böden. Die Anwendung konventioneller Humusbilanz-Methoden (VDLUFA-/Cross Compliance-Methode) in ökologisch wirtschaftenden Betrieben (n = 74) ergab überwiegend positive Humussalden (> 300 kg C ha-1 a-1) (HÜLSBERGEN et al. 2005). Bei Einstufung der Humussalden erreichen ca. 40% der Betriebe die Gehaltsklasse D und 40% die Gehaltsklasse E. Letztere wird als „erhöhtes Risiko für Stickstoffverluste“ bewertet (VDLUFA 2004). Es ergibt sich die Frage, ob diese „theoretische“ Humusak-kumulation in der Realität existiert und ob die Humusbilanzierung zu plausiblen Er-gebnissen und umsetzbaren Empfehlungen im ökologischen Landbau führt. In Dauerfeldexperimenten wurden positive Wirkungen des ökologischen Landbaus auf Humusgehalte und bodenbiologische Aktivitäten nachgewiesen, wobei sensitive Indikatoren wie Enzymaktivitäten und mikrobielle Biomasse stärker reagierten als die Corg-Gehalte (MÄDER et al. 2002). Untersuchungen unter Praxisbedingungen bele-gen, dass ökologische Flächen gegenüber konventionellen Vergleichsflächen zumeist höhere Humusgehalte aufweisen (EMMERLING 1998, MUNRO et al. 2002). Aller-dings wurden hierbei die Betriebssysteme (Fruchtfolge, organische Düngung) nicht immer hinreichend charakterisiert; auch fehlen i.d.R. gleichzeitig durchgeführte Unter-suchungen zur Humusbilanz.

Das im Jahr 2005 begonnene Forschungsprojekt „Humusbilanzierung im ökologischen Landbau“ hat zum Ziel, Zusammenhänge zwischen langjähriger Bewirtschaftung, Humusbilanz und Humusgehalten unter Versuchs- und Praxisbedingungen zu analy-sieren, vorhandene Bilanzmethoden zu prüfen und ggf. anzupassen. Nachfolgend

1Lehrstuhl für Ökologischen Landbau, TU München, Alte Akademie 12, 85354 Freising, Deutsch-land, uta.hoyer@wzw.tum.de, huelsbergen@wzw.tum.de

10 Boden

werden die Ergebnisse des paarweisen Vergleichs ökologischer (öko) und konventio-neller (konv) Flächen dargestellt.

Methoden: Im Frühjahr 2005 und 2006 wurden auf ökologisch und konventionell bewirtschafteten benachbarten Praxisflächen gleicher Bodenart in verschiedenen Regionen Deutsch-lands Testparzellen angelegt. Ausgewählt wurden Standorte die sich bezüglich Nie-derschlag, Temperatur und Bodenart deutlich unterschieden. Aus dem Oberboden (0-30 cm) wurden gestörte und ungestörte Bodenproben entnommen. Im Labor erfolgte eine Analyse auf Textur (DIN ISO 11277), organischen Kohlen-stoff(Corg), Gesamtstickstoff (Nt) (DIN ISO 10694), heißwasserlöslichen C (Chwl) (VDLUFA-Methodenbuch), mikrobielle Biomasse (Cmik) (DIN ISO 14240-1), β-Glucosidase (β-Gluc), Katalase (Kat) und Trockenrohdichte. Zur Berechnung der Humusbilanzen wurden die langjährigen Bewirtschaftungsdaten für jede Beprobungs-fläche anhand von Schlagkarteien und durch Befragung der Landwirte erfasst. Mit Hilfe des Betriebs- und Umweltmanagementprogramms REPRO (HÜLSBERGEN 2003) wurden die Humusbilanzen berechnet.

Ergebnisse und Diskussion: Im Folgenden werden die Ergebnisse der Laboranalysen betrachtet. Je höher der Feinanteil (FA, Ton + Feinschluff) des Bodens, desto höhere Gehalte an Corg, Chwl, und Cmik wurden gefunden (Tab. 1a und 1b). Während die Corg-Gehalte relativ gute Korrelationen zu den Standort charakterisierenden Einflussgrößen FA und wirksame Mineralisierungszeit (WMZ), eine anhand Niederschlags- und Temperaturmittel be-rechnete Größe zur Abschätzung des Umsatzes organischer Substanz (KART-SCHALL 1986) aufwiesen, wurden bei den Kenngrößen Chwl und den Enzymaktivitä-ten niedrigere Korrelationskoeffizienten zu den Standorteigenschaften berechnet (Tab. 1b); diese Parameter reagieren jedoch stärker auf Bewirtschaftungsmaßnahmen.

Tab. 1: Beziehungen zwischen Standort- und Bodenparametern, Korrelationskoeffizienten nach Pearson (p <= 0,01); Tab. 1a (links): n = 256; Tab. 1b (rechts): n = 64

WMZ Corg

Ton -0,946 0,833

FA -0,957 0,889

WMZ - -0,867

Chwl ββββ-Gluc Kat

Ton 0,647 0,515 0,717

FA 0,712 0,517 0,697

WMZ -0,664 -0,432 -0,731

Corg 0,882 0,529 0,627

Chwl - 0,627 0,705

ββββ-Gluc - - 0,721

Die Corg-Gehalte waren bei den ökologisch bewirtschafteten Flächen nur tendenziell gegenüber den konventionell bewirtschafteten Flächen erhöht (Abb. 1). Dagegen zeigte sich bei der mikrobiellen Biomasse ein deutlicher Unterschied zwischen ökolo-gischer und konventioneller Bewirtschaftung (Abb. 2). Die ökologisch bewirtschafteten Flächen weisen nur bei Standort 2 und 6 deutlich höhere Enzymaktivitäten auf als die konventionellen Vergleichsflächen (Tab. 2). Die Katalase als zellgebundenes Enzym repräsentiert die Tätigkeit der aeroben Mikroor-ganismen. Die β-Glucosidase-Aktivität widerspiegelt die Effizienz des Celluloseab-baus. Die Enzymaktivitäten sind von der Bewirtschaftung, insbesondere der Menge und Qualität der zugeführten organischen Substanz abhängig.

Boden 11

y = 0,05x + 0,37

R2 = 0,79

y = 0,04x + 0,36

R2 = 0,76

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 10 20 30 40 50 60

FA %

Co

rg %

öko kon

Abb. 1: Abhängigkeit des Corg-Gehaltes vom Feinanteil des Bodens, Messwerte und Regression.

y = 20,2x + 83,7

R2 = 0,95

y = 12,3x + 121,2

R2 = 0,550

200

400

600

800

1000

0 10 20 30 40

FA %

Cm

ik µ µ µ µ

g/g

TS

öko kon

Abb. 2: Abhängigkeit der mikrobiellen Biomasse vom Feinanteil des Bodens, Messwerte und Regression.

Tab. 2: Aktivitäten von β-Glucosidase und Katalase bei 6 verschiedenen Betriebspaaren; jeweils Mittelwerte (MW) und Standardabweichung (Stabw) von 5 Beprobungsparzellen.

ß-Glucosidase µg Saligenin g-1 TS

Katalase Katalasezahl

FA %

öko kon öko kon Standort

MW Stabw MW Stabw MW Stabw MW Stabw MW Stabw

1 7 3,3 40,8 12,7 39,3 13,4 5,4 1,7 6,2 1,5 2 15 8,2 86,8 22,3 48,6 16,5 13,0 3,2 8,4 1,1 3 20 8,3 75,3 16,3 82,8 22,7 9,8 2,1 8,8 2,0 4 24 6,0 83,0 17,3 63,0 25,2 10,4 2,7 10,1 4,3 5 24 4,8 66,5 7,7 57,4 9,3 11,1 3,5 10,3 3,4 6 25 6,7 104,8 23,9 76,0 21,5 15,8 5,8 10,9 2,0

12 Boden

Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse zeigen, dass unter den Bedingungen des ökologischen Landbaus nicht immer höhere Humusgehalte auftreten als bei konventioneller Bewirtschaftung. Eine Erklärung hierfür mag sein, dass im ökologischen Landbau zunehmend Betriebs-systeme mit vereinfachter Struktur und geringer Humusersatzleistung vorkommen (z.B. Marktfruchtbetriebe mit hohem Getreideanteil auf Standorten geringer Produktivi-tät). Die konventionellen Vergleichsbetriebe können ebenfalls sehr unterschiedliche Strukturen aufweisen. Das heißt, die Standorteinflüsse und die Variabilität innerhalb der Systeme sind offenbar größer als die Differenzen zwischen ökologischem und konventionellem Landbau. Eine alleinige Unterscheidung zwischen ökologischem und konventionellem Landbau ist daher bei der Betrachtung von Humuseigenschaften nicht ausreichend. Vielmehr sollten die Betriebssysteme genauer charakterisiert wer-den. Bisher gibt es keine Hinweise darauf, dass Humusanreicherungen in einem Umfang stattfinden, wie es die VDLUFA-/Cross Compliance-Humusbilanzen auswei-sen.

Danksagung: Das Forschungsprojekt wird gefördert durch die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung und das Bayerische Staatsministerium für Landwirtschaft und Forsten. Die Texturanalysen wurden in der Abteilung für Bodenphysik und Standortbeurteilung der Bayerischen LfL, die Enzymanalytik am Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde der Universität Halle durchgeführt.

Literatur: Emmerling C. (1998): Bodenbiologische und -ökologische Aspekte nachhaltiger landwirtschaftli-cher Bodennutzung. Habilitationsschrift, Universität Trier.

Hülsbergen K.-J. (2003): Entwicklung und Anwendung eines Bilanzierungsmodells zur Bewertung der Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Systeme. Berichte aus der Agrarwirtschaft. Shaker Verlag Aachen.

Hülsbergen K.-J., Küstermann B. und Schmidt H. (2005): Humusmanagement im ökologischen Betrieb. In: Schriftenreihe der Bayer. LfL, 6:55-69

Kartschall T. (1986): Simulationsmodell der Bodenstickstoffdynamik. Dissertation, Institut für Landwirtschaftliche Information und Dokumentation Berlin.

Mäder P., Fließbach A., Dubois D., Gunst L., Fried P. und Niggli U. (2002): Soil fertility and biodi-versity in organic farming. Science 296: 1695-1697.

Munro T. L., Cook H. F. und Lee H. C. (2002): Sustainability indicators used to compare properties of organic and conventionally managed topsoils. Biol Agric Hortic 20: 201-214.

VDLUFA (2004): VDLUFA-Standpunkt: Humusbilanzierung – Methode zur Beurteilung und Be-messung der Humusversorgung von Ackerland. Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersu-chungs- und Forschungsanstalten.

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Kalkulation der N2-Fixierleistung und der N-Flächenbilanz beim Anbau von Leguminosen im ökologischen Landbau

Calculation of the symbiotic N2 fixation and N balance of organically grown legumes

B. Jost1, K. Schmidtke2 und R. Rauber3

Keywords: nitrogen fixation, soil fertility, plant nutrition, crop farming, development of organic agriculture

Schlagwörter: N2-Fixierleistung, Bodenfruchtbarkeit, Pflanzenernährung, Pflanzen-bau, Entwicklung Ökolandbau

Abstract: During last years procedures were developed to calculate the N2 fixation and the N balance of grain and forage legumes under organic farming conditions. These proce-dures are distinctly improved by including the mineral soil nitrogen the legumes can use during the growing season. A system monitoring the plant available soil N was established in 2005 and 2006, which was distributed across Germany. Available soil N was assessed by means of non leguminous reference plants. Results from 2005 are recorded. It is the objective to make the calculation of the N balance of legumes inter-actively available in the near future via the internet portal ISIP (Informationssystem Integrierte Pflanzenproduktion). The target group are agricultural consulting services and organic farmers.

Einleitung und Zielsetzung: Über die Bilanzierung der N-Flüsse können N-Überschüsse im Ackerbau erkannt und Maßnahmen zur Minderung des Bilanzüberschusses und Vermeidung umweltbelas-tender N-Emissionen eingeleitet werden. Um die Höhe des symbiotisch fixierten Stick-stoffs beim Anbau von Leguminosen und die N-Flächenbilanz exakter ableiten zu können, wurden bestehende Kalkulationsverfahren (SCHMIDTKE 1997, SCHMIDTKE 2001, JOST 2003, JUNG 2003) weiter entwickelt und neuere Arbeiten zur N-Akkumulation von Leguminosen in Spross und Wurzel sowie die N-Rhizodeposition berücksichtigt. Zugleich werden die in der landwirtschaftlichen Praxis zu beobachten-den Ernteverluste sowie der Grad der Verunkrautung der Bestände in das Kalkula-tionsverfahren aufgenommen. Da die Höhe der N2-Fixierleistung und der N-Flächenbilanz beim Anbau einer Leguminose in starkem Maße vom Angebot an bo-denbürtigem Stickstoff abhängt, muss zur Erzielung eines genauen Schätzergeb-nisses das standort- und jahresspezifische Boden-N-Angebot zusätzlich Eingang finden. Hierzu wurde ein bundesweites Monitoringsystem zur Erfassung des boden-bürtigen N-Angebotes beim Anbau von Leguminosen im ökologischen Landbau auf-gebaut. Ziel ist es, in naher Zukunft die Kalkulationen zur N-Flächenbilanz über das Internetportal ISIP für die Beratung und Praxis interaktiv verfügbar zu machen.

Methoden: In den Jahren 2005 und 2006 wurden auf jeweils 22 über Deutschland verteilte ökolo-gisch bewirtschaftete Körner- und Futterleguminosenschläge nichtlegume Referenz-

1Department für Nutzpflanzenwissenschaften, Von-Siebold-Str. 8, 37075 Göttingen, Deutschland, bjost@uni-goettingen.de 2Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH), Pillnitzer Platz 2, 01326 Dresden, Deutsch-land, schmidtk@pillnitz.htw-dresden.de 3wie 1, rrauber@uni-goettingen.de

14 Boden

pflanzen parallel zu den Leguminosen etabliert. Dadurch sollte das am Standort ge-gebene Angebot an pflanzenverfügbarem Stickstoff im Boden in der Vegetationsperi-ode erfasst werden. Die Referenzflächen sollten für unterschiedliche Standortbedin-gungen repräsentativ sein und in der Fruchtfolge praxisübliche Stellungen der Futter- und Körnerleguminosen abbilden. Es wurden bei Fut-terleguminosen die Anbausysteme ein-jährige Nutzung (z.B. Persischer Klee in Reinsaat oder im Gemenge, Referenz-pflanze Welsches Weidelgras) und überjährige Nutzung (z.B. Rotklee oder Lu-zerne in Reinsaat oder im Gemenge, Referenzpflanze Wie-senschwingel) unter-schieden. Je Schlag wurden zwei Klein-parzellen mit Refe-renzpflanzen von je 15 m2 angelegt. Zu den Schnittterminen der Futterlegumino-sen wurde aus diesen Kleinteilflächen das Schnittgut (zum Vegetationsende auch die Stoppelmasse) auf je 2 m2 beerntet. Die Erntetermine waren an die ortstypische und witterungsabhängige Nutzung (2 bis 5 Schnitte) gebunden. Als Referenzpflanze auf den Standorten mit Körnerleguminosenanbau wurde Hafer ausgesät. Für eine Mitwir-kung konnten Einrichtungen der Bundesländer gewonnen werden, die im ökologi-schen Landbau Sortenversuche mit Körnerleguminosen durchführen. Zum Nutzungs-zeitpunkt der entsprechenden Körnerleguminose wurden jeweils 1,5 bis 2 m2 Hafer-sprossmasse von Hand aus zwei getrennten Kleinteilflächen geerntet und der N-Gehalt in der Biomasse mittels Dumas-Verfahren bestimmt. Nachfolgend werden Ergebnisse aus dem Jahr 2005 präsentiert.

Ergebnisse und Diskussion:In der Vegetationsperiode 2005 akkumulierten die Referenzpflanzen zwischen 61,7 und 152,3 kg N ha-1 (Welsches Weidelgras, Referenzpflanze zu einjährigem Kleegras) und 66,6 bis 137,5 kg N ha-1 (Wiesenschwingel, Referenzpflanze zu überjährigem Kleegras, Tab. 1). Da die Höhe des über die Referenzfrucht erfassten bodenbürtigen N-Angebotes nicht mit der Ackerzahl anstieg, dürfte das Angebot wesentlich durch die Unterschiede in der Bewirtschaftungsintensität und die Witterung bedingt sein.

Bei der Referenzfrucht Hafer war ebenfalls eine große Spannweite an bodenbürtigem N-Angebot zwischen den Standorten festzustellen (Tab. 2). So lagen z.B. zum Ernte-zeitpunkt der Körnererbse zwischen 51,0 und 105,7 kg N ha-1 im Spross des Hafers vor. Auch an den Standorten mit Körnerleguminosen bestand zwischen Ackerzahl und bodenbürtigem N-Angebot kein Zusammenhang. Die Erhebungen zum bodenbürtigen N-Angebot im ökologischen Landbau zeigen, dass beim Anbau von Futter- und Körner

Tab. 1: Referenzflächen mit unterschiedlichen Ackerzahlen (AZ) zu Futterleguminosen - N-Erträge in Schnittgut und Stoppeln von I. Welschem Weidelgras (Referenz zu einjährigem Kleegras) und II. Wiesenschwingel (Referenz zu überjährigem Klee- bzw. Luzerne-gras) im Jahr 2005.

Standorte AZ Schnittgut [kg N ha-1]

Stoppel [kg N ha-1]

Σ Spross [kg N ha-1]

Kiel 43 I 76,0 33,1 109,1 Jahnsfelde 46 I 50,7 11,0 61,7 Dürrröhrsdorf 58 I 75,6 7,9 83,5 Podemus 60 I 87,9 15,0 102,9 Reinshof1) 85 I 128,6 23,7 152,3 Adorf 22 II 54,7 12,7 67,4 Verl 27 II 105,9 31,6 137,5 Kiel 43 II 30,7 35,9 66,6 Jahnsfelde 46 II 101,6 20,2 121,8 Isernhagen 48 II 44,5 24,2 68,7 Heynitz 58 II 59,3 20,5 79,8 Rheinbach2) 67 II 60,2 16,8 77,0 Kleve 70 II 98,3 17,9 116,2 Villmar 74 II 67,3 16,6 83,9 Reinshof1) 85 II 71,0 26,7 97,7 1) bei Göttingen, 2) ohne den dritten Schnitt.

Boden 15

leguminosen große, bewirtschaf-tungsbedingte Unterschiede im Angebot an bodenbürtigem N bestehen, die im Kalkulations-verfahren durch Berücksichti-gung von Kenngrößen wie Vor-frucht und Düngung zur Vor-frucht einfließen müssen. An-hand bereits vorliegender Daten aus Feldversuchen kann gezeigt werden, dass die im Spross des Hafers enthaltene N-Menge deutlich mit der bodenbürtigen N-Aufnahme einer zeitgleich am Standort gewachsenen Erbse korreliert (Abb. 1). Diese Funkti-on wird zur Kalkulation der sym-biotischen N2-Fixierleistung und der N-Flächenbilanz der Erbse genutzt. Über die Angabe des erzielten Kornertrages kann auf die ge-samtpflanzliche N-Akkumulation der Leguminose (Abb. 2) ge-schlossen werden, wobei die zwischen Blüte und Kornfül-lungsphase vorherrschende Wit-terung zu berücksichtigen ist. So zeigte sich, dass bei feuchter Witterung zur Blüte und Kornfül-

lungsphase ein geringerer N-Ernteindex als bei trockener Witterung zu verzeich-nen ist (Schmidtke 2001). Das boden-bürtige N-Angebot, das den Erbsen im Jahr 2005 standortbezogen zur Verfü-gung stand, wird im Rahmen des Kalku-lationsverfahrens über die Abfrage der Ackerzahl des betreffenden Schlages, der Verunkrautung des Bestandes sowie der vorfrucht-/düngebedingten N-Nach-lieferung des Bodens geschätzt. Hierbei fließt ein Jahresbasiswert ein, entspre-chend der geringsten N-Aufnahme des Hafers. Dieser Wert lag im Jahr 2005 bei 51 kg N ha-1 (Güterfelde, Tab. 2). Bei guten Standortbedingungen (Ackerzahl 75 bis 100) und sehr hohem vorfrucht-/düngebedingten N-Angebot im Boden

würde nach dem Kalkulationsverfahren der Erbse eine bodenbürtige N-Menge in Höhe von maximal 106 kg N ha-1 zur Verfügung stehen (Gülzow, Tab. 2).

Tab. 2: Referenzflächen mit unterschiedlichen Acker-zahlen (AZ) zu Körnerleguminosen – Trockenmasse- und N-Erträge des Hafers zum Erntezeitpunkt von I. Grünspeiseerbse, II. Körnererbse, III. Ackerbohne, IV. Blaue Lupine.

Standorte AZ Spross-TM

[dt ha-1] Spross-N [kg ha-1]

Buchholz 32 I 65,7 65,1 Bad Kreuznach 35 I 106,2 103,4 Gülzow 38 I 68,2 80,0 Deppolds- hausen1) 46 I 88,4 75,4

Kiel 60 I 68,8 49,1 Roda 66 I 117,2 103,6 Reinshof1) 89 I 88,0 80,5 Güterfelde 31 II 50,3 51,0 Buchholz 32 II 64,3 63,4 Bad Kreuznach 35 II 101,8 87,5 Gülzow 38 II 85,4 105,7 Deppolds- hausen1) 46 II 82,2 89,7

Kiel 60 II 74,1 53,8 Alsfeld 61 II 86,3 89,0 Roda 66 II 102,0 86,1 Köln 68 II 42,0 51,5 Reinshof1) 89 II 86,7 92,8 Buchholz 32 III 37,9 59,0 Osnabrück 36 III 45,3 42,2 Roda 66 III 133,0 112,6 Güterfelde 31 IV 53,6 57,5 Bad Kreuznach 35 IV 108,6 77,9 Gülzow 38 IV 71,6 73,0 1) Standorte bei Göttingen.

Spross-N der Referenzfrucht Hafer [kg N ha-1]

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Bod

en

-N in

der

Erb

se [kg

N h

a-1

]

0

20

40

60

80

100

120

140

160

y = 4,0791 + 0,6014r2= 0.60***n = 18

Abb. 1: Regression der mittels stabiler N-Isotope geschätzten gesamtpflanzlichen N-Aufnahme aus dem Boden der Erbse auf die N-Menge im Spross eines zeitgleich am Standort gewachse-nen Hafers (Daten aus Feldversuchen von SCHMIDTKE, 1997, SCHMIDTKE 2001, JOST 2003 UND WICHMANN 2004).

16 Boden

a)

Korn-TM [dt ha-1]

0 10 20 30 40 50 60 70

Korn

-N [kg

ha

-1]

0

50

100

150

200

250

300

Y = 5,407 + 3,269

r² = 0.86***

n = 51

Korn-N [kg ha-1]

0 50 100 150 200 250 300E

rnte

rest

-N [

kg h

a-1

]

0

20

40

60

80

100

120

140

160

r² = 0.60***y = 1,2022 + 0,3135xn = 51

b)

Abb. 2: Regression (a) der Korn-N-Menge auf den Korn-TM-Ertrag bei Körnererbsen und (b) der Korn-N-Menge in den Ernterückständen; trocken-warme Bedingungen zwischen Blüte und Ende Kornfüllungsphase.

Schlussfolgerungen: Durch die Berücksichtigung der gesamtpflanzlichen N-Mengen (Spross, Wurzel, Rhizodeposition) und insbesondere das den Leguminosen verfügbare Boden-N-Angebot stehen Kalkulationsmodelle zur Verfügung, die eine deutlich bessere Ablei-tung der N2-Fixierleistung und der N-Flächenbilanz ermöglichen. Für eine Vielzahl unterschiedlicher Standorte konnten die den Leguminosen während der Vegetations-perioden 2005 und 2006 zur Verfügung stehenden Boden-N-Mengen ermittelt werden. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Bewirtschaftung und die Witterung stark auf das Boden-N-Angebot Einfluss nehmen. Mit dem Verfahren wird im Internetportal ISIP ein Instrument zur anwenderfreundlichen Kalkulation der N-Flüsse verfügbar.

Danksagung: Wir bedanken uns bei allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der Kooperationsstellen sowie bei der Deutschen Bundesstiftung Umwelt, Osnabrück.

Literatur: ISIP: Informationssystem Integrierte Pflanzenproduktion: www.isip.de.

Jost B. (2003): Untersuchungen und Kalkulationstabellen zur Schätzung der N2-Fixierleistung und der N-Flächenbilanz beim Anbau von Lupinus albus und Lupinus luteus in Reinsaat und von Vicia faba und Pisum sativum in Reinsaat und im Gemenge mit Avena sativa. Dissertation, Universität Göttingen.

Jung R. (2003): Stickstoff-Fixierleistung von Luzerne (Medicago sativa L.), Rotklee (Trifolium pratense L.) und Persischem Klee (Trifolium resupinatum L.) in Reinsaat und Gemenge mit Poaceen - Experimentelle Grundlagen und Kalkulationsverfahren zur Ermittlung der Stickstoff-Flächenbilanz. Dissertation, Universität Göttingen.

Schmidtke K. (1997): Stickstoff-Fixierleistung und N-Flächenbilanz beim Anbau von Erbsen (Pisum sativum L.) unterschiedlichen Wuchstyps in Reinsaat und Gemengesaat mit Hafer (Avena sativaL.). Mitt Ges Pflanzenbauwiss 10: 63-64.

Schmidtke K. (2001): Umweltgerechter Anbau von Leguminosen – Entwicklung und Anwendung eines Verfahrens zur Quantifizierung der N-Flächenbilanz (Az. 07312). Abschlußbericht des Forschungsvorhabens, gefördert von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt, Osnabrück (Dezem-ber 2001), S. 1-234.

Wichmann S. (2004): Ertragsleistung, Futterqualitätsentwicklung, N2-Fixierungsleistung und Vorfruchtwirkung von verschiedenen Körnerleguminosenarten in Reinsaat und im Gemenge mit Getreide. Dissertation, Universität Kiel.

Boden 17

Stickstoffflüsse auf der Weide bei Vollweidehaltung im alpinen Raum Öster-reichs

Nitrogen flows on the pasture at a seasonal grass-based system in the alpine area of Austria

W. Starz1 und A. Steinwidder1

Keywords: plant nutrition, grassland, cattle, pasture

Schlagwörter: Pflanzenernährung, Grünland, Rind, Weide

Abstract:The aim of this investigation was to evaluate the dung distribution and the N-balance on the pasture in a seasonal grass-based system in organic farming. This investiga-tion was carried out on the research farm (680 m altitude, 1000 mm precipitation hereof 600 mm during 200 days vegetation period, 6.5 °C average temperature, 34 ha grassland hereof 10 ha pasture areas, 14 brown swiss dairy cows 610 kg live weight and 14 holstein frisian 540 kg live weight) of the Institute for Organic Farming (HBLFA Raumberg-Gumpenstein) in the alpine area of Austria. Two pasture areas (former mowing pasture and permanent grassland), Beifeld (2 ha, plant up to sloped) and Stallfeld (1.8 ha, steady sloped), were exemplarily used to show the dung distribution and the calculated N-balance. The dung distribution on the Stallfeld was more homo-geneous as on the Beifeld. A very high N removal was discovered on both areas. The accumulation (calculated 100-140 kg N ha-1) of N was much lower than the removal (calculated 210-240 kg N ha-1). One consequences of this high N removal was an increase of white clover (2005 12% and 2006 29% by weight), a legume which re-ceives the N via fixation. The long term impacts on the grassland diversity could not responded by one research year and further investigations are necessary.

Einleitung und Zielsetzung: Die Ausscheidungsmengen, die Verteilung auf der Fläche und die Stickstoffflüsse auf der Weide sind methodisch nicht leicht zu erfassen. Grundsätzlich handelt es sich bei der Vollweidehaltung um einen relativ geschlossenen Stoffkreislauf, da kaum mit betriebsfremden Futtermitteln ergänzt wird (STEINWIDDER 2005). Bei der Kurzra-senweide erfolgt die Nutzung (dauernde Beweidung mit maximal ein paar Tagen Ruhezeit) bei einer durchschnittlichen Bestandeshöhe von 8 cm. In diesem Stadium ist das Weidegras sehr reich an Nährstoffen und kann beispielsweise beim Rohprotein Werte von 27% in der Trockenmasse aufweisen (PÖTSCH et al. 2005). Dies verdeut-licht, dass hohe N-Mengen vom Tier über das Weidegras aufgenommen werden. Damit der Pflanzenbestand solche Inhaltstoffe aufweisen kann bedarf es intensiver Umsetzungsprozesse im Boden. Wie hoch die N-Auswaschungen bei Kurzrasenwei-dehaltung im alpinen Raum sind kann noch nicht gesagt werden. Probleme dürfte es nur an Harnstellen (ANGER et al. 2002, WACHENDORF et al. 2001) und Stellen wo bevorzugt Ausscheidungsverhalten gezeigt wird geben. Die N-Austräge unter Kotfla-den sind durch die langsame Mineralisation vernachlässigbar (WACHENDORF et al. 2001).

1Institut für Biologische Landwirtschaft und Biodiversität der Nutztiere, Höhere Bundeslehr- und Forschungsanstalt für Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein, Raumberg 38, 8952 Irdning, Österreich, walter.starz@raumberg-gumpenstein.at

18 Boden

Abb. 2: Kotfladenverteilung auf der Weidefläche Stallfeld.

Abb. 1: Kotfladenverteilung auf der Weidefläche Beifeld.

Das Ziel der Untersuchung ist die Kotfladenverteilung, den N-Anfall und die N-Bilanz auf den Weideflächen zu erheben sowie daraus Konsequenzen für das biologisch bewirtschaftete Grünland zu ziehen.

Methoden: Der Versuchsbetrieb (ca. 680 m Seehöhe innere ostalpine Tallage, ca. 1000 mm Niederschlag davon ca. 600 mm in der Vegetationszeit, 6,5 °C mittlere Jahrestempe-ratur, durchschnittliche Vegetationsdauer 200 Tage) des Bio-Instituts der HBLFA Raumberg-Gumpenstein ist seit jeher ein Betrieb mit Weidehaltung (Weidegang 2005: Mitte April bis Anfang November). Den 28 Stück Milchvieh (14 Stk. Braunvieh ca. 610 kg LG und 14 Stk. Holstein Frisian ca. 540 kg LG) stehen am Betrieb 34 ha arrondier-te Grünlandfläche zur Verfügung, wovon 10 ha als Weide genutzt werden. Die Weide-fläche ist durch die Hofgegebenheiten in mehrere Koppeln geteilt. Beispielhaft werden 2 Koppeln (Beifeld: Eben bis Hanglage und Stallfeld: gleichmäßig leicht geneigt, beides ursprünglich Dauergrünland Mähweide Flächen), die an den beweideten Ta-gen zur Gänze bestoßen wurden, für die Ausscheidungsverteilung und Stickstoffflüsse betrachtet. Die Beweidung erfolgte nach dem System der Kurzrasenweide. Hier er-reicht die Pflanzendecke eine max. Aufwuchshöhe von ca. 8 cm und wird von den Tieren intensiv beweidet. Da mit fortschreiten der Vegetationszeit die Graszuwachsra-te abnimmt muss pro Tier mehr Fläche zugeteilt werden (Beginn Vegetationsperiode 10 -20 Ar/Kuh, am Ende mind. 40 Ar/Kuh). Die Feststellung der Kotfladenverteilung auf den beiden Weideflächen Beifeld und

Stallfeld erfolgte mittels GPS-Messung (PÖTSCH et al. 2005). Hierzu wurden im Jahr 2005 (pro Fläche 3 Messungen innerhalb von 14 Tagen) über den frisch angefallenen Kotfladen beider Weideflächen GPS-Messungen vorgenommen. Für die Berechnung der N-Bilanz wurden Daten zur Weidehaltung benötigt, die vom Stallpersonal während der Weideperiode aufge-zeichnet wurden. Zu den dafür notwendigen Daten gehören die Größe der Weidefläche (Beifeld 2 ha, Stallfeld 1,8 ha), die Anzahl der weidenden Tiere (28 Kühe), die Verweildauer der Tiere auf den jeweiligen Weideflächen in Tagen und Stunden (Beifeld: 98 Tage und durch. 8,1 Std./Tag; Stallfeld 76 Tage und durch. 6,8 Std./Tag). Die Abschätzung der Weide-grasaufnahme erfolgte entsprechend dem Ener-

Boden 19

Stickstoff Anfall und Entzug auf der Weide Beifeld

0

30

60

90

120

150

180

210

240

N k

g/h

a u

nd

Jah

r

N Anfall Kühe

N Entzug Weidegras

Abb. 3: N-Anfall und N-Entzug auf der Fläche Beifeld.

Stickstoff Anfall und Entzug auf der Weide Stallfeld

0

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90

120

150

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N k

g/h

a u

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hr

N Anfall Kühe

N Entzug Ernte

N Entzug Weidegras

Abb. 4: N-Anfall und N-Entzug auf der Fläche Stallfeld.

giebedarf der Kühe. Dieser wurde aus der Milchleistung, der Lebendgewichtsverände-rung und dem Trächtigkeits-stadium der Kühe errechnet. Der daraus resultierende Weidegrasbedarf diente, unter Berücksichtigung des XP-Gehaltes im Weidegras, zur Berechnung der N-Aufnahme. Aus der N-Aufnahme abzüg-lich der N-Ausscheidung über die Milch den N-Ansatz für die Trächtigkeit wurde die Brutto N-Ausscheidung über Kot und Harn berechnet. Die Berech-nung der N-Flächenbilanz erfolgte mittels der Rechnung N-Zufuhr (berechnete Aus-scheidung der Kühe auf der Weide abzüglich unvermeid-barer bzw. Ausbringungs-Verluste von 13%, BMLFUW, 2006) minus N-Entzug (be-rechnete Weidefutteraufnah-me und eventuell geerntetes Gras).

Ergebnisse und Diskussion: Einen wichtigen Aspekt bei der Berechnung der Weide-grasaufnahmen stellten die Leistungsdaten der Kühe dar. So lag die durchschnittliche Menge an produzierter Milch im Jahr 2005 bei 6050 kg und wies einen Fettgehalt von 4,1% und einen Eiweißgehalt von 3,2% auf. Der Kraftfuttereinsatz lag 2005 bei 430 kg pro Kuh und in der Weideperiode Juni bis Oktober erfolgte keine Krafftfutter Zuteilung. Die Kotfladenverteilung auf den beiden untersuchten Weideflächen differierte sehr stark. Dies wird bei Betrachtung der Abbildung 1 und 2 deutlich. Sowohl beim Beifeld als auch beim Stallfeld kam es zu einer gehäuften Ansammlung von Kotfladen im Bereich der Eintriebsstelle. Um die Tränkestelle in Mitten des Beifeldes ist die Fläche eben, wo ein bevorzugtes Abliegen der Tiere erfolgt, was die Erklärung für die Anhäu-fung von Kotstellen in diesem Bereich ist. Die Kotfladenverteilung am Stallfeld war dagegen homogener, was auch eine bessere Dungverteilung durch die Kühe mit sich bringt. Bei Betrachtung der N-Flächenbilanz des Bei- und Stallfeldes in Abb. 3 und 4 erkennt man die hohen N-Entzüge und relativ hohen N-Anfälle über die Tierausscheidungen auf den beiden Weideflächen. Diese Entzüge sind für die Biologische Landwirtschaft als sehr hoch anzusehen, wenn man die Düngerobergrenze von 170 kg N je ha (EG, 2006) beachtet. Somit könnte mit der organischen Düngung nicht auf eine ausgegli-

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chene N-Flächenbilanz ergänzt werden, da man die gesetzlichen Vorgaben über-schreiten würde. Ein erkennbares Ergebnis dieser hohen N-Entzüge konnte im Folge-jahr 2006 beobachtet werden. Der Weißkleeanteil am Beifeld betrug im Jahr 2005 12 Gewichtsprozente und stieg 2006 auf 29 Gewichtsprozente an. Der Grund hierfür dürfte in der guten Wüchsigkeit mittels oberirdischem Kriechtrieb und der Fähigkeit Luft-N über die Knöllchenbakterien zu fixieren liegen. Je Gewichtsprozent Klee im Pflanzenbestand kann von 2 und 4 kg fixiertem Stickstoff (DIETL & LEHMANN 2004) ausgegangen werden. Bei einer starken Zunahme des Weißklees in Weidebeständen (über 40%) ist zu beachten, dass es zu Pansenblähungen kommen kann. Diese An-nahme wurde im Jahr 2006 von einigen Praxisbetrieben bestätigt.

Schlussfolgerungen: Dem Problem von ungleichmäßig verteilten Kotfladen auf der Weide kann man so entgegenwirken, dass man versucht die Weidefläche in kleinere Einheiten einzuteilen, die mehr dem Gelände angepasst werden. Zusätzlich wäre es ideal wenn mehrere, gut verteilte Tränkeeinrichtungen auf der Fläche vorhanden sind um dadurch eine bessere Verteilung der Tiere auf der Weide zu fördern. Die langfristigen Auswirkungen des Systems der Kurzrasenweide auf die N-Bilanz und den Pflanzenbestand auf den Weideflächen können nach dem ersten Versuchsjahr noch nicht eindeutig abgeschätzt werden. Bei der Kurzrasenweide handelt es sich um ein sehr intensives System der Weidenutzung. Inwieweit dieses System für die Biolo-gische Landwirtschaft geeignet ist werden weiterführende Untersuchungen zeigen. Was nach diesem ersten Untersuchungsjahr gesagt werden kann ist, dass es auf den Weideflächen zu einem für die Biologische Landwirtschaft sehr hohen N-Entzug über das Weidegras kommt. Wie sich die Weißkleeanteile in den dynamisch agierenden Weidebeständen verändern, werden weitere Beobachtungen zeigen.

Literatur: Anger M., Hüging H., Huth C., Kühbauch W. (2002): Nitrat- Austräge auf intensiv und extensiv beweidetem Grünland, erfasst mittels Saugkerzen- und Nmin-Beprobung – I Einfluss der Bewei-dungsintensität. In: Journal of Plant Nutrition and Soil Science 156: 640-647.

BMLFUW (2006): Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft. Richtlinien für die Sachgerechte Düngung. 6. Auflage, S. 59.

Dietl W., Lehmann J. (2004): Ökologischer Wiesenbau – Nachhaltige Bewirtschaftung von Wiesen und Weiden. Österreichischer Agrarverlag, Leopoldsdorf, S. 97.

EG (2006): Verordnung (EWG) Nr. 2092/91 des Rates vom 24. Juni 1991 über den ökologischen Landbau und die entsprechende Kennzeichnung der landwirtschaftlichen Erzeugnisse und Le-bensmittel (Abl. L 198 vom 22.7.1991); konsolidierte Fassung.

Pötsch E. M., Resch R., Greimeister W. (2005): Aspekte zur Vollweidehaltung von Milchkühen in Bezug auf Boden, Pflanze und Ökologie. In: Bericht über die Österreichische Fachtagung für Biologische Landwirtschaft, 09.-10.11.2005, HBLFA Raumberg-Gumpenstein, Österreich, S 5-9.

Steinwidder A. (2005): Strategien bei Vollweidehaltung von Milchkühen. In: Bericht über die Öster-reichische Fachtagung für Biologische Landwirtschaft, 09.-10.11.2005, HBLFA Raumberg-Gumpenstein, Österreich, S 1-3.

Wachendorf C., Trott H., Taube F. (2001): Stickstoffmineralisierung unter Exkrementenstellen: 15N-Signatur verschiedener N-Fraktionen. In: Mitteilung der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft 96: 305-306.

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Auswaschungsverluste unter biologischer und konventioneller Bewirtschaftung

Leaching losses in organic and conventional management

W. Hein1 und H. Waschl1

Keywords: production systems, crop farming, leaching losses

Schlagwörter: Betriebssysteme, Pflanzenbau, Auswaschungsverluste

Abstract: In this project, located at Winklhof, a comparison between organic and conventional farming is done. The field trial combines a crop rotation with two levels of fertilisation intensities (one is 1.0 LU ha- and the other is 1.8 LU ha-1). The fertilisation-systems are stable-manure and liquid manure, the treatments were done organically. The aim of this project is to find out which production system is better for the environment in spite of crop yield, product quality and leaching losses. The last parameter was measured in lysimeters. A high amount of yearly precipitation could account the high amount of seepage water. Consequently the leaching losses of both production systems could be compared.

Einleitung und Zielsetzung:Der biologische Landbau hat in Österreich einen hohen Stellenwert, sowohl auf Grün-land- als auch auf Ackerbaubetrieben. Auch wenn man die umweltschonende Bewirt-schaftung durch den Biolandbau als besser umweltverträglich ansieht als die konven-tionelle, liegen doch relativ wenige Daten über Auswaschungsverluste bei den verschiedenen Bewirtschaftungsmethoden vor. Mittels Lysimeterstationen können die Auswaschungsverluste bei unterschiedlicher Düngung gemessen werden. Wegen der geringen Niederschlagsmengen ist es im Osten Österreichs oftmals schwierig Sicker-wässer zu gewinnen. Im Westen Österreichs, also in den niederschlagsreichen Regi-onen, gibt es derzeit eine Lysimeterstation in Winklhof, bei welcher in einem kombi-nierten Düngungs- Fruchtfolgeversuch die Auswaschung bei biologischer und konventioneller Bewirtschaftung gemessen wird.

Methoden: Die Versuchsanlage wurde 2001 auf einer Außenstelle der HBLFA Raumberg-Gumpenstein in Winklhof, am Schnittpunkt zwischen den Hauptproduktionsgebieten Hochalpen und Alpenvorland errichtet. Als Bodenform liegt eine entkalkte Lockersediment-Braunerde vor, wobei sich die AB- und BC-Horizonte durch einen relativ hohen Grobanteil besonders für eine derartige Lysimeterstation anbieten. Die Fruchtfolge wurde bestmöglich an die klimatischen Verhältnisse angepasst und umfasst folgende Kulturen: Sommerweizen mit Kleegraseinsaat – Kleegras – Kleegras – Winterweizen – Sommergerste – Kartoffeln. Die Düngungsintensitäten beinhalten zwei Stufen, wobei die niedrigere 1,0 GVE/ha, die höhere 1,8 GVE/ha beträgt. Bei der geringeren Düngungsstufe wird das organische System Stallmist/Jauche verwendet. Bei der höheren Düngungsstufe wird in Kombination von 1,0 GVE/ha mit Wirtschafts-dünger, der Rest mit mineralischer Ergänzung aufgedüngt. Die gesamte Bearbeitung und Pflege aller Kulturen erfolgt nach den Richtlinien des Biologischen Landbaus (siehe Tab. 1).

1Institut für Biologische Landwirtschaft und Biodiversität der Nutztiere, Höhere Bundeslehr- und Forschungsanstalt für Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein, Raumberg 38, 8952 Irdning, Österreich, waltraud.hein@raumberg-gumpenstein.at

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Zur Messung der Auswaschungsverluste dient eine Anlage mit 6 Lysimetern und 6 Saugkerzen. Die Planung und Errichtung dieser Lysimeterstation wurde von den Experten des Institutes für Kulturtechnik und Bodenwasserhaushalt in Petzenkirchen vorgenommen. Bei den Lysimetern handelt es sich um sogenannte „verfüllte Schwer-kraft-Lysimeter“, die sich unter den gegebenen Verhältnissen besonders gut für Feld-untersuchungen eignen. Auch wenn diese Anlage nicht direkt der Beratung dient, sind die Ergebnisse daraus durchaus für die Berater der Landwirtschaftskammer zu ver-wenden (STURM & KIEFER 2005).

Ergebnisse und Diskussion: An Ergebnissen liegen aus diesem Versuch einerseits die Erträge der einzelnen Kulturpflanzen vor, andererseits die Auswaschungsverluste an Hauptnährstoffen bei den einzelnen Bewirtschaftungsformen.

Tab. 1: Übersicht Kulturarten. 2002 2003 2004 2005 2006

Dünger-variante

Kulturart Kulturart Kulturart Kulturart Kulturart

Lysimeter

1 biologisch Rotkleegras Rotkleegras Winterweizen Sommer-

gerste Kartoffel

Lysimeter 2

biologisch Sommer-weizen

Rotkleegras Rotkleegras Winterweizen Sommer-

gerste

Lysimeter 3

biologisch Kartoffel Sommer-weizen

Rotkleegras Rotkleegras Winterweizen

Lysimeter

4 konventionell Rotkleegras Rotkleegras Winterweizen

Sommer-gerste

Kartoffel

Lysimeter 5 konventionell

Sommer-weizen

Rotkleegras Rotkleegras Winterweizen Sommer-

gerste

Lysimeter 6 konventionell Kartoffel

Sommer-weizen

Rotkleegras Rotkleegras Winterweizen

In erster Linie ist die Stickstoffauswaschung interessant, vor allem vor dem Hinter-grund der EU-Nitratrichtlinie. Aber auch die anderen Pflanzennährstoffe, wie Kalium, Phosphor, Magnesium und Calcium sind von großer Wichtigkeit für alle pflanzenbauli-chen Fragen. Nährstoffverluste durch Auswaschung können bei sachgerechter Be-wirtschaftung und entsprechender Düngung vermindert werden (FELDWISCH & SCHULTHEISS 1999). Bei biologischer Bewirtschaftung liegen die Auswaschungsver-luste meist unter jenen der konventionellen, wie sich auch bei diesem Versuch zeigt. Die Sickerwassermengen erreichen bei einem jährlichen Niederschlag von durch-schnittlich 1400 mm rund 70% davon. Tab. 2 bringt die jährlichen Sickerwassermen-gen. Die Jahresschwankungen im Niederschlag schlagen deutlich zu Buche, wie an den extremen Jahren 2002 und 2003 zu erkennen ist. Die Auswaschungsverluste sind bei den einzelnen Pflanzennährstoffen unterschied-lich hoch; hier wurde jeweils die Düngung mit berücksichtigt. Allerdings wurden die jeweiligen Entzüge durch die Pflanzen noch nicht mit in die Bilanzen eingerechnet. Tab. 3 zeigt die Nitratkonzentration bei den Lysimetern. Die Bewirtschaftung, also die einzelnen Kulturen und die Düngung, sind stark daran gekoppelt. Im Jahresverlauf zeigt sich jede Maßnahme deutlich an den Nitratkurven; die Summe der Jahreswerte kann das nicht direkt wiedergeben.

Boden 23

Tab. 2.: Sickerwassermengen der einzelnen Lysimeter und jährlicher Niederschlag.

Bei den Pflanzennährstoffen beträgt die Auswaschung von Stickstoff gesamt zwischen 9 kg/ha bei Rotkleegras im Jahr 2003 und 227 kg/ha bei Kartoffeln im Jahr 2002, das sind die beiden Extremwerte, die beide der konventionellen Bearbeitung zu zuordnen sind. Den zweithöchsten Wert weist die Variante Winterweizen im Jahr 2004 mit 171 kg/ha auf, hier wieder aus konventioneller Bewirtschaftung. Ebenfalls sehr hoch ist die Variante Sommergerste im Jahr 2005 mit 141 kg/ha; in diesem Fall aus biologischer Bewirtschaftung, nur ist der Wert aus der konventionellen Variante nicht viel niedriger. Allerdings muss bei den Stickstoffwerten berücksichtigt werden, dass im Jahr 2001 der Boden durch den Einbau der Lysimeter gestört war und sich dadurch teilweise im Jahr 2002 und auch in weiterer Folge sehr hohe Werte ergeben. Außerdem zeigt sich deutlich, dass jeweils die Getreidearten und Kartoffeln wesentlich höhere Auswa-schungen an Stickstoff mit sich bringen als die Kleegrasvarianten.

Tab. 3 Nitratkonzentrationen (mg/l). RKG-RKG-WW-SG SW-RKG-RKG-WW Kart.-SW-RKG-RKG

Bio Konv Bio Konv Bio Konv

2002 57,81 45,48 69,70 57,63 54,75 91,07

2003 45,53 30,72 11,17 6,27 34,81 56,28

2004 51,30 57,88 7,58 10,48 5,28 4,16

2005 58,85 54,33 30,32 37,13 23,15 11,46

EU-LIMIT 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00

Von den übrigen Pflanzennährstoffen wie Phosphor, Kalium, Magnesium und Calcium liegen bereits Daten über Auswaschung vor. Die Auswaschung bei Phosphor ist vergleichsweise gering, sie wird in g/ha angegeben. Abb. 1 gibt darüber Auskunft. Auch ist die Auswaschung bei den einzelnen Lysimetern recht gleichmäßig. Beim Kalium ist die Situation eine andere; hier werden bei manchen Kulturen hohe Mengen ausgebracht, hingegen ist die Auswaschung eher bescheiden, aus Abb. 2 ist die jeweilige Höhe zu ersehen. Völlig konträr ist die Sachlage bei Magnesium und Calcium. Hier werden mit der Düngung geringe Mengen ausgebracht, aber recht hohe Mengen ausgewaschen, besonders bei Calcium. Das ist in erster Linie darauf zurückzuführen, dass ab dem AB-Horizont der Kalkgehalt im Boden ansteigt, auch wenn der A-Horizont aus kalk-freier Lockersediment-Braunerde besteht.

2002 2003 2004 2005Lys.1 1047,45 602,69 1169,88 1170,73Lys.2 1115,67 637,68 1141,75 1096,76Lys.3 1021,43 642,78 1123,2 1080,54Lys.4 1100,58 707,97 1313,44 1113,97Lys.5 1029,79 578,45 1125,64 1193,18Lys.6 1203,87 702,52 1168,01 1073,29

Niederschlag 1682,8 1014,1 1539,7 1554,9

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0

50

100

150

200

250

300

g/h

a

Lys.1 Lys.2 Lys.3 Lys.4 Lys.5 Lys.6

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2004

2005

Abb. 1: P-Auswaschung in g/ha.

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1

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6

7

8

kg

/ha

Lys.1 Lys.2 Lys.3 Lys.4 Lys.5 Lys.6

2002

2003

2004

2005

Abb.2: K-Auswaschung in kg/ha.

Schlussfolgerungen: Aus den oben dargestellten Ergebnissen lassen sich erste Schlüsse ziehen. Grund-sätzlich spielen die Höhe und Art der Düngung eine große Rolle, ebenso wie alle Bewirtschaftungsmaßnahmen, die im Laufe der Vegetationsperiode durchgeführt werden, aber genauso die jeweiligen Kulturpflanzen, die auf dem Feld stehen. So ist der Zeitpunkt der Düngung, des Häufelns, aber auch der Ernte entscheidend, ob und wie viel Nitrat ausgewaschen wird. Einen ganz einschneidenden Eingriff bildet die Ackerung von Kleegras vor dem Anbau von Winterweizen. Hier kommt es zur Aus-waschung meist hoher Nitratwerte. Durch eine gezielte Kulturführung und eine geeig-nete den Witterungsbedingungen angepasste Fruchtfolge lässt sich die Auswaschung hoher Nitratmengen geringer halten, auch wenn sich gewisse Auswaschungsverluste nicht vermeiden lassen. Dass eine Winterbegrünung positive Auswirkungen auf die Auswaschung von Stickstoff hat, ist bekannt; unter gewissen klimatischen Verhältnis-sen ist es schwierig, nach der Hauptkultur noch eine Begrünung entsprechend zu etablieren.

Literatur:Feldwisch N., Schultheiss U. (1999): Allgemeine ackerbauliche Aspekte. In: Handbuch zum Ge-wässerschutz in der Landwirtschaft. Frede, H.-G. und S. Dabbert (Hrsg.), Ecomed Verlag, Lands-berg/Lech, 58-100.

Sturm S., Kiefer J. (2005): Bestimmung der Nitratauswaschung für die Beratungspraxis der Was-serversorgung – Einsatz von Freilandlysimetern zur Ableitung einer Vorgehensweise bei räumli-cher und zeitlicher Dynamik in der Agrarlandschaft. Tagungsband zur 11. Gumpensteiner Lysime-tertagung 2005, 217-220.

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N-Bilanzen ökologischer und konventioneller Praxisbetriebe in Norddeutsch-land – Ergebnisse aus dem Projekt COMPASS

N surpluses of organic and conventional farms in Northern Germany – Results from the COMPASS project

M. Kelm1, R. Loges1 und F. Taube1

Keywords: production systems, nutrient management, nitrogen surplus

Schlagwörter: Betriebssysteme, Nährstoffmanagement, Stickstoffsaldo

Abstract: Nutrient balances are important agri-environmental indicators, which describe the magnitude of potential nutrient losses from farming systems to the environment. In order to analyze production systems at the entire farm scale, nitrogen balances and other agri-environmental indicators were assessed on 32 organic and conventional farms in Northern Germany. On organic farms, nitrogen fixation of legumes was de-termined on representative fields. Irrespective of the specialization (all-arable farms, dairy farms), nitrogen surpluses were always pronouncedly lower on organic farms compared to conventional farms. Organic farms generally conducted a sustainable nutrient management. However, the total nitrogen supply at the farm scale was not sufficient on many organic arable farms.

Einleitung und Zielsetzung: Dem Stickstoff(N)-Saldo kommt im Rahmen der Umweltbewertung landwirtschaftlicher Produktionssysteme eine zentrale Bedeutung zu, da diese Kenngröße die Gesamt-menge an potenziellen N-Austrägen aus dem System in die Umwelt beschreibt. Stick-stoff trägt in Form von Auswaschung (v. a. NO3 (Nitrat)) und Ausgasung (NH3 (Ammo-niak), N2O („Lachgas“)) zur Eutrophierung von Ökosystemen, zur Belastung von Grund- und Oberflächenwasser, und zum anthropogenen Treibhauseffekt bei. Die Minimierung der N-Emissionen ist demnach ein wesentliches Ziel bei der Gestaltung nachhaltiger landwirtschaftlicher Produktionssysteme. Das interdisziplinäre For-schungsprojektes „COMPASS“ (Comparative assessment of land use systems) (TAUBE et al. 2006) der Agrar- und Ernährungswissenschaftlichen Fakultät der Uni-versität Kiel befasst sich seit 2004 mit der vergleichenden Analyse von Leistungen und ökologischen Effekten konventionell und ökologisch wirtschaftender Praxisbetrie-be in Schleswig-Holstein. Die genaue Erfassung, Modellierung und Optimierung der Nährstoffflüsse repräsentativer Betriebe dient hierbei der Schließung vorhandener Datenlücken auf Betriebsebene, sowie der Entwicklung optimierter Anbausysteme.

Methoden: Auf 32 Praxisbetrieben ökologischer und konventioneller Wirtschaftsweise in Schles-wig-Holstein wurden in den Jahren 2004-2006 eine vollständige Dokumentation der Bewirtschaftung durchgeführt, sowie repräsentative Bestände mit pflanzenbaulichen Methoden beprobt. Die untersuchten Betriebe gliedern sich je zur Hälfte in speziali-sierte Ackerbau- und spezialisierte Milchvieh-Futterbaubetriebe. An jeweils einem Standort befinden sich ein konventioneller und ein ansonsten vergleichbarer ökologi-scher Betrieb. Dieses Vorgehen anhand paarweiser Vergleiche („Betriebspaare“)

1Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung – Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Herrmann-Rodewald-Str. 9, 24118 Kiel, Deutschland, rloges@email.uni-kiel.de

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ermöglicht den Vergleich ökologischer und konventioneller Wirtschaftsweise unter Ausschluss verzerrender Standort- und Umweltfaktoren (Boden, Witterung). Die un-tersuchten Standorte reichen von schweren Marschböden über lehmige Böden (über-wiegend spezialisierter Marktfruchtanbau) bis hin zu sandigen, z. T. anmoorigen Futterbauregionen. Es wurden ausschließlich Betriebe mit deutlich überdurchschnittli-cher Leistung („Spitzenbetriebe“) für das Projekt ausgewählt. Anhand der Aufzeichnungen der Betriebe und eigenen Beprobungen wurden für die Wirtschaftsjahre 2003/04 und 2004/05 die N-Bilanzsalden auf der Ebene des Ge-samtbetriebes in Form der Hoftorbilanz und der Feld-Stall-Bilanz bestimmt. Die Bilan-zierung erfolgte nach der allgemein anerkannten Vorgehensweise. Lagerungs- und Ausbringungsverluste von NH3 wurden entsprechend der Dünge-VO abgezogen. Um den größtmöglichen Realitätsbezug der Ergebnisse sicherzustellen, wurde die im ökologischen Landbau zentrale Größe der N2-Fixierung durch Leguminosen anhand eines empirischen Modells (HØGH-JENSEN et al. 2004) quantifiziert. Die dafür not-wendigen Eingangsdaten wie der Ertrag und der N-Gehalt von Leguminosenbestän-den wurden auf repräsentativen Praxisflächen der Betriebe mittels Probenahmen erhoben, ebenso wie Silage- und Weideerträge repräsentativer Futterbauflächen. Die dargestellten N-Salden sind daher weitaus realistischer, jedoch nicht identisch mit „stur“ nach der Dünge-VO ermittelten Salden. Aufgrund der angerechneten N2-Fixierung liegen die dargestellten N-Salden der ökologischen Betriebe deutlich über „offiziell“ für diese Betriebe erstellten N-Salden.- Ferner wurde auf einer Anzahl aus-gewählter Flächen die N-Auswaschung mit Saugkerzen beprobt (siehe KELM et al. in diesem Tagungsband).

Ergebnisse und Diskussion:

Abb. 1: N-Bilanzsalden (Feld-Stall und Hoftor; kg N ha-1) konventioneller und ökologischer Markt-fruchtbetriebe (Mittel der Wirtschaftsjahre 2003/04 und 2004/05).

Die untersuchten konventionellen Ackerbaubetriebe (4 viehlose Betriebe, 1 Betrieb mit Ferkelerzeugung (1,5 GV ha-1), 3 Betriebe mit Wirtschaftsdünger-Zukauf) weisen im Mittel einen N-Saldo (Feld-Stall) von +68 kg N ha-1 auf (Abb. 1). Dieser Wert liegt über dem nach der Düngeverordnung ab 2011 zulässigen N-Überschuss von +60 kg Nha-1. Die große Variation innerhalb der konventionellen Betriebsgruppe zeigt einen erhebli-chen Spielraum zur Optimierung des Nährstoffmanagements selbst auf den am Pro-jekt teilnehmenden „Spitzenbetrieben“ auf.

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Auf den ökologisch wirtschaftenden Ackerbaubetrieben (5 viehlose Betriebe, 1 Betrieb mit Schweinemast (0,3 GV ha-1), 2 Betriebe mit Mutterkuhhaltung (0,1 und 0,4 GV ha −1)) liegt der mittlere N-Saldo (Feld-Stall) mit +9 kg N ha-1 auf deutlich nied-rigerem N-Niveau gegenüber der konventionell wirtschaftenden Vergleichsgruppe (Abb. 1). Wesentliche Bestimmungsgrößen sind der Kleegras-Anteil in der Fruchtfolge sowie dessen N2-Fixierungsleistung, welche sich auf den Praxisflächen in Abhängig-keit von Kleeanteil, Kleeertrag und Nutzungsregime (Mulchen, Schnittnutzung) zwi-schen 90 und 234 kg N ha-1 bewegte. Die N2-Fixierung durch Körnerleguminosen, Untersaaten und Zwischenfrüchte trug einen geringeren Teil zur gesamten N-Zufuhr auf Betriebsebene bei. 5 der 8 ökologischen Ackerbaubetriebe weisen N-Salden nahe Null oder sogar im negativen Bereich auf (Abb. 1). Unter Berücksichtigung einer „un-vermeidbaren“ N-Auswaschung im Winterhalbjahr sind derart geringe bzw. negative N-Salden mittelfristig kaum noch als nachhaltig anzusprechen. Insbesondere der auf einigen ökologischen Marktfruchtbetrieben beobachtete Verzicht auf eine Kleegras-Hauptfrucht (die N-Zufuhr in den Betriebskreislauf erfolgt ausschließlich über Unter-saaten, Zwischenfrüchte, Körnerleguminosen und zugekaufte organische Handels-dünger) ist aufgrund des latenten N-Mangels in der Fruchtfolge und des hohen Un-krautdrucks aus agronomischer wie betriebswirtschaftlicher Sicht zu hinterfragen, auch wenn Kleegras möglicherweise nicht selbst verwertet werden kann.

Abb. 2: N-Bilanzsalden (Feld-Stall und Hoftor; kg N ha-1) konventioneller und ökologischer Milch-vieh-Futterbaubetriebe (Mittel der Wirtschaftsjahre 2003/04 und 2004/05).

Für die spezialisierten Milchvieh-Futterbaubetriebe ergibt sich ein vergleichbares Bild, wenn auch auf deutlich höherem N-Niveau (Abb. 2). Der N-Saldo (Feld-Stall) der konventionell wirtschaftenden Betriebe (Viehbesatz: 0,95-1,77 GV ha-1) liegt im Mittel bei +109 kg N ha-1. Die große Variation weist auch hier auf ein erhebliches Optimie-rungspotenzial hin, welches einige Betriebe bereits weitgehend umsetzen. Der ab 2011 geforderte maximale Saldo von +60 kg N ha-1 konnte im Beobachtungszeitraum auch von den N-effizientesten konventionellen Milchvieh-Futterbaubetrieben nicht erreicht werden. Der N-Saldo (Feld-Stall) der ökologisch wirtschaftenden Milchvieh-Futterbaubetriebe bewegt sich zwischen +67 und -10 kg N ha-1 (Mittelwert 23 kg N ha-1). Der Viehbesatz dieser Betriebe reicht von 0,47 bis 1,28 GV ha-1. Neben dem Viehbesatz ist die wich-

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tigste Einflussgröße, wie bei den ökologischen Marktfruchtbetrieben, die N2-Fixierung des Kleegrases. Die N2-Fixierungsleistung auf den Kleegras-Praxisflächen der ökolo-gisch wirtschaftenden Milchvieh-Futterbaubetriebe bewegte sich zwischen 137 und 393 kg N ha-1. Ökologisch bewirtschaftete Dauergrünlandflächen wiesen in der über-wiegenden Mehrzahl der kartierten Bestände Kleeanteile von unter 3% auf. Die N2-Fixierungsleistung des Dauergrünlandes sowie dessen Ertragspotenzial sind daher im Vergleich zum Kleegras als relativ gering anzusprechen. Bezüglich der Bilanzierungsform (Feld-Stall, Hoftor) ist anzumerken, dass die Hoftorbi-lanz eine weitaus bessere Abschätzung der gesamten potenziellen N-Verluste in die Umwelt zulässt, jedoch nach der neuen Düngeverordnung nicht mehr zulässig ist. Ungenauigkeiten in der Feld-Stall-Bilanz (und damit Möglichkeiten zur „Schönung“ der N-Bilanzen viehstarker konventioneller Betriebe) liegen in der ungenauen Bestimmung der N-Ausscheidung der Herde (Faustzahlen unabhängig vom Niveau des Kraftfutter-einsatzes u.a. Faktoren) und der geernteten Mengen an Silage, Weidegras und eige-nem Futtergetreide. Dies wird an einigen der untersuchten Milchvieh-Futterbaubetriebe sehr deutlich (Abb. 2), auf denen ein (zu) hoher Kraftfuttereinsatz (konventionelle Betriebe) und tatsächliche (gemessene) Mengen an geernteter Silage zu einer N-Herdenbilanz führen, die deutlich über den anhand der Dünge-VO berech-neten N-Ausscheidungen liegt und damit die Feld-Stall-Bilanz verzerrt. Auf zwei öko-logischen Milchvieh-Futterbaubetrieben liegt die Feld-Stall-Bilanz jedoch über der Hoftorbilanz (Abb. 2), was in der geringen Leistung der Milchkühe und latenter Futter-knappheit dieser Betriebe begründet ist.

Schlussfolgerungen: Unter Berücksichtigung der N2-Fixierung von Leguminosen wurden aussagekräftige N-Bilanzen für repräsentative ökologisch wirtschaftende Praxisbetriebe in Schleswig-Holstein erstellt. Diese weisen unabhängig von der einzelbetrieblichen Spezialisierung (Ackerbau, Milchvieh-Futterbau) deutlich geringere N-Überschüsse auf als die jeweili-ge Vergleichsgruppe konventionell wirtschaftender Betriebe. Zukünftige Anforderun-gen an das Nährstoffmanagement können auf ökologisch wirtschaftenden Betrieben eingehalten werden. Die Mehrzahl der untersuchten ökologischen Betriebe betreibt ein nachhaltiges Nährstoffmanagement, jedoch ist vor allem auf ökologisch wirtschaf-tenden Marktfruchtbetrieben eine suboptimale N-Versorgung gegeben. Auf konventio-nellen Betrieben ist nach wie vor ein erhebliches Optimierungspotenzial im Hinblick auf die Reduktion der N-Austräge in die Umwelt und ein effizientes Nährstoffmanage-ment vorhanden. Der Sinn von Feld-Stall-Bilanzen ist generell zu hinterfragen.

Danksagung: Dem Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes Schleswig-Holstein (MLUR) sowie der Rentenbank Frankfurt/Main ist an dieser Stelle für die finanzielle Unterstützung des Projektes gedankt.

Literatur: Høgh-Jensen H., Loges R., Jørgensen F., Vinther F., Jensen E. (2004): An empirical model for quantification of symbiotic nitrogen fixation in grass-clover mixtures. Agr Syst 82: 181-194.

Taube F., Kelm M., Verreet J.-A., Hüwing H. (2006): COMPASS – Vergleichende Analyse der pflanzlichen Produktion in ökologischen und konventionellen Betrieben Schleswig-Holsteins. In: Vorträge zur Hochschultagung 2006 der Agrar- und Ernährungswissenschaftlichen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. Schriftenreihe der Agrar- und Ernährungswissenschaftli-chen Fakultät der Universität Kiel, Heft 108 (2006), S. 121-129.

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N-Auswaschung unter ökologisch und konventionell bewirtschafteten Praxisflä-chen in Norddeutschland – Ergebnisse aus dem Projekt COMPASS

N leaching on organic and conventional farms in Northern Germany – Results from the COMPASS project

M. Kelm1, R. Loges1 und F. Taube1

Keywords: production systems, nutrient management, nitrogen leaching

Schlagwörter: Betriebssysteme, Nährstoffmanagement, Stickstoffauswaschung

Abstract: Nitrogen (N) leaching, especially in the form of nitrate (NO3

-), still represents a major environmental impact from agriculture. In order to estimate potential N leaching losses under conditions on commercial farms in Northern Germany, N leaching was analyzed by using ceramic suction cups on representative fields on eight organic and conven-tional farms. On dairy farms, permanent grassland and maize for silage were analyzed as the main fodder crops. On arable farms, one crop with a high risk and one with a low risk of N leaching losses were selected. On permanent grassland, N leaching was pronouncedly lower on organic farms. If grass/clover on organic farms was ploughed, high amounts of N were leached in the following winter, irrespective if grass/clover was ploughed in spring or in late summer. N management on organic farms, espe-cially the management of crop residues, still needs to be improved to meet the N demand of crops and to reduce N losses.

Einleitung und Zielsetzung: Die Belastung des Grundwassers aus der Landwirtschaft, insbesondere durch Nitrat, ist nach wie vor ein aktuelles Problem. Über den Weg des oberflächennahen Grund-wassers oder des Dränwassers trägt mit dem Sickerwasser ausgetragener Stickstoff (N) ferner zur Eutrophierung von Oberflächengewässern bei. Dem ökologischen Landbau wird allgemein ein geringeres Risiko von N-Auswaschungsverlusten zuge-schrieben. Jedoch sind auch im ökologischen Landbau die Anbausysteme gezielt im Hinblick auf den Grundwasserschutz zu gestalten (HAAS 2001). Im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojektes „COMPASS“ (Comparative assessment of land use systems) der Agrar- und Ernährungswissenschaftlichen Fakultät der Universität Kiel (TAUBE et al. 2006) wurde die N-Auswaschung unter ökologisch und konventio-nell bewirtschafteten Praxisflächen in Schleswig-Holstein mittels Saugkerzen während zweier Sickerwasserperioden erfasst. Die Ergebnisse dienen der Abschätzung der N-Austragsgefährdung unter repräsentativen Praxisbedingungen, dem Abgleich mit bisherigen Versuchen auf Parzellenebene (DREYMANN 2005), sowie der Entwicklung optimierter Anbausysteme.

Methoden: Auf 8 von 32 am Projekt COMPASS teilnehmenden Praxisbetrieben (KELM et al. 2007, in diesem Tagungsband) wurde während der Sickerwasserperioden 2004/05 und 2005/06 die Auswaschung von Stickstoff mittels Saugkerzen erfasst. Bei den hierfür ausgewählten Betriebspaaren (jeweils ein konventioneller sowie ein ansonsten vergleichbarer ökologischer Betrieb am selben Standort) handelt es sich um zwei

1Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung – Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, 24098 Kiel, Herrmann-Rodewald-Str. 9, 24118 Kiel, Deutschland, rloges@email.uni-kiel.de

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Betriebspaare spezialisierter Milchvieh-Futterbaubetriebe (ein Betriebspaar auf den sandigen Böden der Schleswig-Holsteinischen Geest, ein zweites Betriebspaar auf lehmigeren Böden des östlichen Hügellandes) sowie um zwei Betriebspaare speziali-sierter viehloser Marktfruchtbetriebe (an zwei unterschiedlichen Standorten im östli-chen Hügelland). Auf jedem Betrieb wurde jeweils ein repräsentativer Schlag folgen-der Kulturarten beprobt: Milchvieh-Futterbaubetriebe:

• Dauergrünland (1 Siloschnitt + Beweidung) • nach Silomais (Sickerwasserperiode nach der Maisernte)

Marktfruchtbetriebe: • Winterweizen nach Kleegrasumbruch im Spätsommer (ökolog. Betriebe)

bzw. nach Winterraps (konv. Betriebe) • Kleegras (als Untersaat angelegt) (ökolog. Betriebe) bzw. Winterraps (konv.

Betriebe) jeweils nach abtragender Getreide-Vorfrucht Dauergrünland und Silomais stellen die Hauptfutterfrüchte auf Milchvieh-Futterbaubetrieben dar. Auf den Marktfruchtbetrieben folgte die Auswahl der beprob-ten Kulturen der Prämisse, jeweils das Fruchtfolgeglied mit dem höchsten und das mit dem niedrigsten N-Austragspotenzial zu erfassen. Auf je einem repräsentativen Schlag des Betriebes wurden 18 (Dauergrünland) bzw. 12 (Ackerkulturen) keramische Saugkerzen in 80 cm Tiefe installiert. Es wurde davon ausgegangen, dass Bodenlö-sung, die in dieser Tiefe im Winterhalbjahr versickert, nicht mehr von den Kulturpflan-zen aufgenommen werden kann. Die Entnahme des Sickerwassers fand wöchentlich ab Beginn der Sickerung (je nach Witterung und Bodentyp etwa Anfang bis Mitte November) bis Mitte April statt. Die Analyse der Bodenlösung auf NO3-N, NH4-N und Norg. erfolgte photometrisch an einem Autoanalyzer. Die wöchentliche Sickerwasser-menge wurde mit Hilfe einer klimatischen Wasserbilanz unter Berücksichtigung der Bodenverhältnisse und der Pflanzenbestände berechnet.

Ergebnisse und Diskussion: Auf Milchvieh-Futterbaubetrieben wiesen ökologisch bewirtschaftete Dauergrünland-flächen an beiden Standorten eine deutlich geringere N-Auswaschung auf als konven-tionell bewirtschaftetes Dauergrünland (Abb. 1). Dies ist, bei vergleichbarem Viehbe-satz der Betriebe, in erster Linie auf die geringere Intensität der Weidenutzung auf ökologischen Betrieben und damit geringere Exkrementmengen während der Weide-saison zurückzuführen. Die N-Auswaschung nach Silomais war jedoch auf ökologisch bewirtschafteten Flächen höher als im konventionellen Anbau von Silomais in Mono-kultur. Als wesentliche Ursache hierfür kommt der Kleegrasumbruch vor der Maisbe-stellung im Frühjahr in Betracht, durch den im Vergleich zu konventionell bewirtschaf-tetem Silomais deutlich höhere Mengen an organisch gebundenem N zur Verfügung standen. Die N-Flächenbilanzsalden der jeweiligen Vegetationsperiode (mineralische plus organische Düngung, Exkremente, N2-Fixierung, N-Menge in pflanzlichen Resi-duen, abzüglich N-Ertrag) lagen im ökologischen Anbau von Silomais zwischen +60 und +240 kg N ha-1, im konventionellen Silomaisanbau jedoch nur bei -46 bis +36 kg N ha-1. Auf eine Winterbegrünung verzichteten die ökologischen Futterbaubetriebe zugunsten intensiver Bodenbearbeitung im Herbst, um der mit dem Maisanbau ver-bundenen Queckenproblematik entgegenzuwirken. Auf den Marktfruchtbetrieben wiesen Winterweizenflächen unabhängig vom Anbausystem (Kleegras- bzw. Rapsvorfrucht auf ökologischen bzw. konventionellen Betrieben) hohe Mengen an ausgewaschenem Stickstoff auf (Abb. 2). In beiden Systemen konnte der Stickstoff aus den Residuen der Vorfrucht nicht vollständig über den Winter gerettet werden. In der abtragenden Fruchtfolgestellung wurde auf den ökologisch bewirtschafteten Flä-

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chen jedoch eine deutlich niedrigere N-Auswaschung im Vergleich zum konventionel-len System festgestellt.

Die Relevanz der in den ökologischen Anbausystemen festgestellten hohen N-Verluste durch Auswaschung ist in Bezug zum jeweiligen Anbauumfang der betreffen-den Fruchtfolgeglieder zu sehen. Silomais macht auf den 8 ökologisch wirtschaften-den Milchvieh-Futterbaubetrieben des COMPASS-Projektes im Durchschnitt nur 2% der Betriebsfläche aus. Mit möglicherweise zunehmender Bedeutung von Silomais im ökologischen Landbau ist den hohen N-Auswaschungsverlusten jedoch durch ein entsprechendes Anbausystem entgegenzuwirken. Auf Kleegras (12,7% der Fläche im Mittel der 8 ökologisch wirtschaftenden Marktfruchtbetriebe des Projektes) folgte jedoch im Durchschnitt der Erntejahre 2004-2006 zu 76% eine Winterung, und nur auf 24% der umgebrochenen Kleegrasbestände folgte eine Sommerung. Im Hinblick auf die in der vorgestellten Untersuchung sowie in einer Anzahl früherer Arbeiten beo-

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bachteten hohen N-Auswaschungsverluste besitzt diese Anbaupraxis eine nicht zu unterschätzende ökologische Relevanz, und führt zu vermeidbaren Verlusten wertvol-len Stickstoffs aus dem Betriebskreislauf. Die standortspezifische kritische N-Fracht, bei denen im Mittel der beiden Versuchsperioden die mittlere Nitratkonzentration im Sickerwasser den geltenden EU-Grenzwert für Nitrat im Trinkwasser (50 ppm) über-schreitet, ist in Abb. 1 und Abb. 2 dargestellt. Aufgrund möglicher Denitrifikationspro-zesse in den Bodenschichten zwischen der Tiefe der Saugkerzen (80 cm) und dem oberflächennahen Grundwasser ist der direkte Bezug zur Nitratbelastung des Grund-wassers jedoch mit einer Unsicherheit behaftet. Unabhängig davon ist aus den darge-stellten Ergebnissen ersichtlich, in welchen Anbausystemen eine potenzielle Gefähr-dung des Grundwassers besteht.

Schlussfolgerungen: In Übereinstimmung mit einer Reihe früherer Arbeiten auf Parzellenebene (LOGES et al. 2006, DREYMANN 2005, TAUBE et al. 2005) konnten unter Praxisbedingungen auf ökologisch wirtschaftenden Betrieben in Schleswig-Holstein vergleichsweise hohe N-Auswaschungsverluste unter Winterweizen nach einem Kleegrasumbruch im Spät-sommer festgestellt werden. Auch nach einem Kleegrasumbruch im Frühjahr mit nachfolgendem Silomaisanbau wurde im folgenden Winter eine erhöhte N-Auswaschung beobachtet. Die nach wie vor in der Praxis nicht gelöste Fragestellung einer gezielteren Steuerung der N-Verfügbarkeit aus pflanzlichen Residuen im Hin-blick auf den zeitlichen und mengenmäßigen Bedarf der Kulturpflanzen führt zu mögli-cherweise vermeidbaren N-Verlusten aus dem Betriebskreislauf. Die Optimierung des N-Kreislaufs ökologischer Anbausysteme wird auch weiterhin in zahlreichen Projekten des Instituts für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung – Grünland und Futter-bau/Ökologischer Landbau – an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel schwer-punktmäßig bearbeitet.

Danksagung: Dem Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes Schleswig-Holstein (MLUR) ist an dieser Stelle für die finanzielle Unterstützung des Projektes gedankt. .

Literatur: Dreymann S. (2005): N-Haushalt unterschiedlich bewirtschafteter Rotklee-Bestände und deren Bedeutung für die Folgefrucht Weizen im Ökologischen Landbau. Dissertation, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel.

Haas G. (2001): Organischer Landbau in Grundwasserschutzgebieten: Leistungsfähigkeit und Optimierung des pflanzenbaulichen Stickstoffmanagements. Verlag Dr. Köster, Berlin, 156 S.

Loges R., Kelm M., Taube F. (2006): Nitrogen balances and energy efficiency of conventional and organic farming systems on fertile soils in northern Germany. Advances in GeoEcology 38: 407-414.

Taube F., Kelm M., Loges R., Latacz-Lohmann U. (2005): Vergleich des ökologischen und kon-ventionellen Ackerbaus im Hinblick auf Leistungen und ökologische Effekte auf Hochertragsstand-orten Norddeutschlands. Berichte über Landwirtschaft 83: 165-176.

Taube F., Kelm M., Verreet J.-A., Hüwing H. (2006): COMPASS – Vergleichende Analyse der pflanzlichen Produktion in ökologischen und konventionellen Betrieben Schleswig-Holsteins. In: Vorträge zur Hochschultagung 2006 der Agrar- und Ernährungswissenschaftlichen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, S. 121-129.

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Der Dauerbeobachtungsversuch Trenthorst – Konzeption und Versuchsaufbau

Long-term monitoring Trenthorst – conception and study setup

D. Schaub1, H. M. Paulsen1, H. Böhm1 und G. Rahmann1

Keywords: long-term monitoring, production systems, soil fertility, plant nutrition

Schlagwörter: Dauerbeobachtungsversuch, Betriebssysteme, Bodenfruchtbarkeit, Pflanzenernährung

Abstract: Although the crop rotation is an essential element of organic farming, only few long-term trials exist which compare different crop rotations under temperate climate. The long-term monitoring Trenthorst was established in 2003 and comprises the different crop rotations of two cash crop farms and three livestock farms specialised in dairy, pigs and goats/oil seeds respectively. In addition to the comparison of crop rotations under practical farm conditions the long-term monitoring study aims to analyse the development of soil parameters, yields and crop qualities after the conversion to organic agriculture. On each arable field four monitoring points were established, where the relevant parameters are measured. The yields of the first three years are presented in a separate paper (SCHAUB et al. 2007).

Einleitung und Zielsetzung:Der ökologische Landbau beruht wesentlich auf langfristig wirkenden Maßnahmen, wie einer geeigneten Fruchtfolgegestaltung und organischer Düngung, so dass Lang-zeitversuche für ihn besonders wichtig sind. Von den Dauerbeobachtungsversuchen im ökologischen Landbau unter gemäßigten Klimabedingungen untersuchen allerdings relativ wenige die Wirkung verschiedener Fruchtfolgen (ENTZ et al. 2005, TAUBE et al. 2005, OLESEN et al. 2002, BECKMANN et al. 2001). Zumeist handelt es sich um Parzellenversuche, so dass im Vergleich zu Praxisbetrieben idealisierte Bedingungen herrschen und betriebliche Kreisläufe in Futterbaufruchtfolgen oft nur simuliert werden können. Um verschiedene ökologische Fruchtfolgen unter Praxisbedingungen vergleichen zu können, wurde der Dauerbeobachtungsversuch Trenthorst eingerichtet. Er umfasst zwei Marktfruchtfolgen, die Fruchtfolge eines milchviehhaltenden Betriebes, eines schweinehaltenden Betriebes und eines Gemischtbetriebes mit Milchziegen- und Rinderhaltung. Ziel ist es, die Entwicklung von Bodennährstoffgehalten, von Erntemengen und -qualitäten sowie der Biodiversität auf den Betriebsflächen nach der Umstellung auf den ökologischen Landbau zu verfolgen und die Nährstoffkreisläufe auf ökologischen Betrieben detailliert zu untersuchen. Durch einen Vergleich der Ergebnisse mit den Resultaten von Parzellen-Langzeitversuchen kann deren Übertragbarkeit in die Praxis besser eingeschätzt werden. Im Folgenden wird der Versuchsaufbau detailliert beschrieben. Die Ertragsentwicklung ist Thema eines separaten Artikels (SCHAUB et al. 2007).

1Institut für Ökologischen Landbau, Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft, Trenthorst 32, 23847 Westerau, Deutschland, dagmar.schaub@fal.de

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Methoden: Standort: Der Versuchsbetrieb Trenthorst liegt ca. 15 km südwestlich von Lübeck im Ostholsteinischen Hügelland, zwischen 10 und 30 m über NN. Die Flächen weisen eine geringe Hangneigung auf, die vorherrschende Bodenart ist Lehm. Unter Beachtung der Flächengrößen ergibt sich eine mittlere Ackerzahl von 54. Weitere Boden- und Klimadaten können den Tab. 1 und 2 entnommen werden.

Tab. 1: Standortdaten des Versuchsbetriebes Trenthorst.

* für die Jahre 2003 bis 2005

Tab. 2: Bodendaten der Betriebe im Dauerbeobachtungsversuch Trenthorst. Körnungsanteil im Feinboden (Standardabweichung) [% in TM]

Betrieb

Sand Schluff Ton

Corg Acker/Grünland [% in TM Feinboden]

Marktfrucht klein 41,6 (4,4) 35,9 (2,2) 20,7 (2,5) 1,37 Marktfrucht verpachtet 48,1 (14,7) 30,8 (7,6) 20,4 (7,8) 1,26 Milchvieh 44,3 (6,2) 34,4 (3,9) 19,7 (3,1) 1,30/ 2,42 Gemischt 38,6 (3,9) 37,4 (2,0) 23,4 (2,5) 1,22/ 3,17 Schweinehaltung 43,3 (7,5) 35,7 (4,4) 19,1 (4,7) 1,32

Betriebsstruktur und Bodenbearbeitung: Von den 600 ha Gesamtfläche werden 480 ha landwirtschaftlich genutzt. Vor Beginn der Umstellungsphase im Erntejahr 2001 wurde konventioneller Ackerbau betrieben mit der Fruchtfolge Winterraps-Winterweizen-Wintergerste und vereinzelter Grün-brache. Dabei kam seit 1997 kein Mineraldünger mehr zum Einsatz. Seit Anfang 2003 ist der Betrieb vollständig auf den ökologischen Landbau umgestellt und nach der EU-Ökoverordnung (EWG Nr. 2092/91) anerkannt. Der Versuchsbetrieb ist in fünf eigen-ständige Einzelbetriebe aufgeteilt, die jeweils unterschiedliche Produktionssysteme repräsentieren (Tab. 3).

Tab. 3: Betrachtete Fruchtfolgen im Dauerbeobachtungsversuch Trenthorst. Betrieb Acker- bzw.

Grünland-fläche [ha]

Tierbestand Fruchtfolge

* Kleegras-Untersaat Marktfrucht klein (MaB)

31 - Kleegras – Winterweizen – Hafer –Erbse – Winterraps – Triticale*

Marktfrucht verpachtet (PB)

105 - Anpassung an Marktlage, Grundfruchtfolge Weizen/Ackerbohne – Klee – Winterweizen – Klee – Dinkel

Milchvieh (MiB)

64/39 70 Milchkühe und Kälber

2j. Kleegras – Winterweizen – Hafer/Acker-bohnen – Erbsen/Sommergerste – Triticale*

Gemischt (GB)

60/50 50 Mutterziegen und Lämmer sowie Jungrinder des MiB

Kleegras – Winterraps – Erbse/ Leindotter – Winterweizen – Öllein – Triticale

Schweine-haltung (SB)

68 43 Sauen und Ferkel

noch nicht etabliert, Anbau von Kleegras, Silomais, Lupine, Sommergerste, Ackerbohne, Hafer

Bodenart vorherrschend L4D, L5D; z.T. sL3D bis LT4D Bodenzahl Mittelwert 56 (38 bis 60) Ackerzahl Mittelwert 54 (38 bis 59) Grünlandzahl Mittelwert 51 (42 bis 56) Mittlerer Jahresniederschlag* (dav. April-Sept.)* 602 mm (340 mm) Jahresdurchschnittstemperatur* (Ø April-Sept.)* 9,0 °C (14,4 °C) Sonnenscheindauer* (dav. April-Sept.)* 1780 h (1260 h)

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Der größere Marktfruchtbetrieb ist verpachtet und passt seine fünfgliedrige Fruchtfolge an die Marktlage an. Auf den übrigen Betrieben besteht eine je sechsgliedrige Frucht-folge, die den Bedarf des Einzelbetriebes (Erzeugung von Marktprodukten bzw. Futter) deckt. Bei der Konzeption der Fruchtfolgen des Gemischt- und des kleinen Marktfruchtbetriebes wurde Wert auf die Einbeziehung von Ölpflanzen gelegt, um Fragestellungen zu diesen Kulturen untersuchen zu können. Die Ackerflächen aller Betriebe sind in jeweils 6 Schläge aufgeteilt, so dass in sämtlichen Teilbetrieben mit Ausnahme des verpachteten Marktfruchtbetriebes alle Fruchtfolgeglieder in jedem Jahr auf einem Schlag vertreten sind. Der anfallende organische Dünger wird nur auf den Flächen des jeweiligen Teilbetriebes ausgebracht. In den Marktfruchtbetrieben werden die Fruchtfolgeglieder Klee bzw. Kleegras als Gründüngung gemulcht und das Stroh überwiegend als Strohdüngung eingearbeitet. Die Bodenbearbeitung ist in den nicht verpachteten Teilbetrieben prinzipiell gleich. Zu sämtlichen Kulturen erfolgt eine in der Regel zweimalige Stoppelbearbeitung, gefolgt von einer Herbst- bzw. (in Ausnahmefällen) Winterfurche. Die Pflugtiefe beträgt 25-27 cm, nur in den Erntejahren 2005 und 2006 wurde zu Raps ein zusätzlicher Untergrundlockerer eingesetzt. Die Saatbettbereitung wird meist zweimal durch-geführt, als separater Arbeitsgang und in Kombination mit der Aussaat. Im verpachteten Marktfruchtbetrieb wird zu Weizen und Dinkel die Vorfrucht Kleegras direkt untergepflügt (Pflugtiefe 20 cm). Danach erfolgt eine intensive Saatbett-bereitung in zwei separaten Arbeitsgängen und in Kombination mit der Aussaat. Zu Körnerleguminosen und Körnerleguminosengemengen wird nach einer zweimaligen Stoppelbearbeitung eine Herbstfurche (Pflugtiefe 25 cm) und im Frühjahr nach einer separaten Saatbettbereitung die Aussaat in Kombination mit Saatbettbereitung durchgeführt. Kleegras wird in der Regel als Untersaat etabliert.

Dauerbeobachtungsversuch: Auf sämtlichen Ackerflächen des Versuchsbetriebes Trenthorst sowie auf einer repräsentativen Auswahl von Grünlandschlägen wurden Dauerbeobachtungsflächen (DB-Flächen) mit einer Größe von jeweils einem Hektar eingerichtet. Auf allen Acker-flächen des Milchvieh- und des kleinen Marktfruchtbetriebes befindet sich für den Vergleich der Bewirtschaftung mit bzw. ohne mineralische Düngung je eine zusätzliche DB-Fläche. Während auf einer der zwei DB-Flächen je Schlag auf jegliche mineralische Düngung verzichtet wird, kommen auf der anderen DB-Fläche im ökologischen Landbau zugelassene Mineraldünger zum Einsatz, wenn dies durch die Entwicklung der Bodennährstoffgehalte notwendig werden sollte. Innerhalb jeder Dauerbeobachtungsfläche wurden mit einem Abstand von je 60 m vier Dauerbeobachtungspunkte (DB-Punkte) georeferenziert, an denen die Proben-entnahmen erfolgen. Zusätzlich wurden vier DB-Flächen auf benachbarten konventionell bewirtschafteten Schlägen eingerichtet, so dass der gesamte Versuch 53 DB-Flächen mit 212 DB-Punkten umfasst. Seit 2003 werden jährlich in Zusammen-arbeit mit den Instituten für Pflanzenbau und Grünlandwirtschaft (FAL-PG), für Pflanzenernährung und Bodenkunde (FAL-PB) und für Agrarökologie (FAL-AOE) für jeden DB-Punkt Bodennährstoffgehalte und bodenbiologische Parameter bestimmt, Nährstoffanalysen und Bestandsbonituren an wachsenden Beständen durchgeführt sowie Erntemengen und -qualitäten ermittelt (Tab. 4). In mehrjährigem Abstand werden Daten zur Biodiversität erhoben. Zur genauen Charakterisierung der Boden-verhältnisse werden einmalig eine Körnungsanalyse für sämtliche DB-Punkte und eine Bodenprofilansprache in jeder DB-Fläche durchgeführt.

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Tab 4: Erhobene Parameter im Dauerbeobachtungsversuch Trenthorst.

Zusammenfassung:Der Dauerbeobachtungsversuch Trenthorst mit dem Ziel des Vergleichs verschiedener ökologischer Fruchtfolgen unter Praxisbedingungen wurde erfolgreich etabliert. Seit 2003 werden jährlich eine Vielzahl von Boden- und Pflanzenparametern erhoben und ihre Entwicklung verfolgt.

Literatur: Beckmann U., Kolbe H., Model A. und Russow R. (2001): Ackerbausysteme im ökologischen Landbau unter besonderer Berücksichtigung von N-Bilanz und Effizienzkennzahlen. http://orgprints.org/3947/01/UFZ_GasfEmiss_Abschlb.pdf, (Abruf 20.8.2006).

Entz M., Hoeppner J. W., Wilson L., Tenuta M., Bamford K. C. und Holliday N. (2005): Influence of organic management with different crop rotations on selected productivity parameters in a long-term canadian field study. In: Köpke U., Niggli U., Neuhoff D., Cornish P., Lockeretz W. und Willer H. (eds.): Researching sustainable systems. Proceedings of the First Scientific Conference of the International Society of Organic Agriculture Research, 21 – 23 September 2005 in Adelaide, S. 206-207.

Olesen J. E., Rasmussen I. A., Askegaard M. und Kristensen K. (2002): Whole-rotation dry matter and nitrogen grain yields from the first course of an organic farming crop rotation experiment. J Agric Sci 139: 361-370.

Schaub D., Böhm H., Paulsen H. M. und Rahmann G. (2007): Der Dauerbeobachtungsversuch Trenthorst – Ertragsentwicklung in verschiedenen Fruchtfolgen und Kulturen 2003 bis 2005. 9. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau, 20.-23. März 2007 in Hohenheim.

Taube F., Loges R., Kelm M. und Latacz-Lohmann U. (2005): Vergleich des ökologischen und konventionellen Ackerbaus im Hinblick auf Leistungen und ökologische Effekte auf Hochertragsstandorten Norddeutschlands. Berichte über Landwirtschaft 83: 165-176.

Gegenstand DB-Fläche/ Kultur

Zeitpunkt Untersuchungsparameter

Mineralischer Stickstoff (Nmin) NO3, NH4 in 0-30, 30-60 und 60-90 cm Tiefe Pflanzenverfügbare Nährstoffe P, K, Mg in 0-30 cm Tiefe pH-Wert in 0-30 cm Tiefe

Boden alle vor Vegetationsbeginn (Februar/ März)

Humusgehalt und mikrobielle Aktivität Corg, Cmik, Nt in 0-30 cm Tiefe

Pflanze (wachsender Bestand)

alle Beginn Schossen (Körnerfrüchte), bzw. Erster Schnitt (Grünland u. Feldfutter)

Nährstoffanalyse N, P, K, Mg, S; Cu, Zn, Mn

Ertrag Korn- u. Strohertrag, Trockenmasse, TKG Qualität Eiweiß-, Ölgehalt, TKG

Körner-früchte

Ernte

Mykotoxingehalt (Jahre 2003-2005) Ertrag Menge, Trockenmasse Nährstoffanalyse Weender Analyse, ADF, NDF, Co, Se

Pflanze (Ernte)

Grünland u. Feldfutter

jeder Schnitt

Mykotoxingehalt (Jahre 2003-2005) Fauna Laufkäfer und Spinnen, Feldlerchen

Biodiversität Auswahl mehrjähriger Abstand

Flora

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Effekte veredelter Rohmaterialien angewandt als Dünger oder Wachstumsstimulatoren auf Pflanzenwachstum und -gesundheit

Crop growth and plant health effects of processed raw materials applied as fertilisers or growth stimulators

E. Schulte - Geldermann1, M. Behrens2, M. R. Finckh2, J. Heß1 und C. Bruns1

Keywords: plant nutrition, plant protection, soil fertility

Schlagwörter: Pflanzenernährung, Pflanzenschutz, Bodenfruchtbarkeit

Abstract: In an EU CRAFT project (COOP-CT-2004-508458) running from March 2004 to March 2006, an international consortium of producers of environmentally benign crop inputs, RTD performers and end users, evaluated the production and use of products manu-factured from different raw materials such as seaweeds, pine needles, trees and herbaceous species or physically hydrolysed bovine fur and hair residues. At the field level, the products were applied as solid pellets or liquids, as fertilisers or sprays, respectively. This paper presents as an example results from field trials of organically grown potatoes and tomatoes at the University of Kassel. Assessments were per-formed on yield, plant health and quality aspects. In most of the experiments solid products (pellets) with nitrogen contents between 7 to 12% resulted in comparable growth effects as obtained with hornmeal fertilisers. However, one of the liquid prod-ucts applied as a spray in potatoes increased yield significantly. A combination of the same liquid and a solid product based on plant raw materials reduced plant and fruit late blight in a field trial with open-field tomatoes. It is concluded that especially the combination of well adapted liquid and solid products can have promising effects on crop performance.

Einleitung und Zielsetzung: Im Rahmen eines EU CRAFT Projektes (COOP-CT-2004-508458) (März 2004 bis März 2006) kamen Hersteller von organischen Zukaufdüngern und Pflanzenstär-kungsmitteln, Wissenschaftler und Landwirte aus sechs europäischen Ländern zu-sammen, um neue organische Zusätze zur Düngung und Pflanzenstärkung im Gemü-seanbau zu testen und weiterzuentwickeln. Bei den Produkten handelte es sich um Dünge- und Pflanzenstärkungsmittel, herge-stellt auf Basis pflanzlicher und tierischer Rohstoffe. Bei der Produktion sollen aktive organische Verbindungen extrahiert werden, die sich laut Hersteller positiv auf Pflan-zenwachstum, Bodenleben, Pflanzengesundheit und Ernteproduktqualität auswirken. Als Basissubstanzen der Produkte wurden u. a. Seetang, Algen, Komposte, mehrere Kräuterarten, Kiefernnadeln sowie physikalisch hydrolisiertes Rinderfell verwendet. Die Zielstellung des Projektansatzes war die Überprüfung von Qualität und Wirkungs-weisen innovativer organischer Dünge- und Pflanzenstärkungsmittel. Produktqualität und -konsistenz wurden in Laboranalysen untersucht. Wirkungen auf Boden, Pflan-zenwachstum und -gesundheit an mehreren Versuchskulturen aus Obst- und Gemü-sebau an mehreren Standorten in Europa erhoben.

1Fachgebiet Ökologischer Landbau, Universität Kassel, 37213 Witzenhausen, Deutschland 2Fachgebiet Ökologischer Pflanzenschutz, Universität Kassel, 37213 Witzenhausen, Deutschland

38 Boden

Neben Ertragserhebungen wurden Qualitätsparameter beim Erntegut wie z.B. Lager-fähigkeit, Stärke- und Zuckergehalte sowie Gehalte an sekundären Metaboliten unter-sucht. Feld- und Gewächshausversuche wurden sowohl in konventionellen als auch ökologische Bewirtschaftungssystemen durchgeführt. Hinsichtlich ökologischer Be-wirtschaftungssysteme sollten potentielle Alternativen zu anderen organischen Dün-gemitteln (z.B. Hornmehl), sowie mögliche Effekte von Pflanzenstärkungsmittel getes-tet und ggf. in die Anbausysteme integriert werden.Die Versuche in Ökologischen Bewirtschaftungssystemen wurden an der Universität Kassel durchgeführt, ausgewählte Ergebnisse werden im Artikel dargestellt.

Methoden: Auf Versuchsflächen der Universität Kassel wurden Wirkungsweisen ausgewählter, für den Ökologischen Landbau nach EU-Verordnung 2092/91 zugelassener organischer Zukaufdünger und Pflanzenstärkungsmittel (Wachstumsstimulation) im Feldversuch mit Kartoffeln, Tomaten und Spinat getestet (Tab. 1 u. 2).

Der Versuchsaufbau basierte jeweils auf einer voll randomisierten Blockanlage in vier Wiederholungen. Die varianzanalytische Auswertung der Versuche erfolgte mittels der GLM-Prozedur im Softwarepaket SPSS 11.5, Mittelwertvergleiche erfolgten nach Bonferroni-Holm (p≤ 0,05). Ergebnisse aus drei Kartoffelversuchen (2004 bis 2006) und einem zweijährigen Feldversuch mit Tomaten (2005 u. 2006) werden im Vergleich zu einer Referenzbehandlung dargestellt (Daten aus 2006 z. T. noch nicht vorhan-den).

Tab.1: Auflistung der eingesetzten Düngemittel

Produkt Hersteller N:P:K (%) Rohmaterial Kultur (Anwendungs-jahr)

Bio-Ilsa No.12

ILSA, Italien 12:0:0 Phys. Hydrol. Rinderfell Kart. (04-06), Tom. (05); Spinat. (05)

Bio-Ilsa No.10

ILSA, Italien 10:0:0 Phys. Hydrol. Rinderfell Spinat (05)

BioFeed Basis

AgroBio Products, NL

7,5:2:4 Pflanzen incl. Seetang; bakterielle u. pilzliche

Extrakte, P u. K

Kart. (05-06); Tom. (05-06); Spinat. (05)

BioFeed Ecomix

AgroBio Products, NL

7,5:4:4 Tier. u. pflanzl. Mat.; bakterielle u. pilzliche

Extrakte, P u. K

Kart. (04); Spinat. (05)

Tab.2: Auflistung der eingesetzten Pflanzenstärkungsmittel bzw. Wachstumsstimulatoren

Produkt Hersteller Rohmaterial (extrahiert) Kultur

BioFeed Quality AgroBio Products,

NLSeetang, Knoblauch

Kart. (05-06); Tom. (05-06); Spinat

BioFeed Enzym AgroBio Products,

NLSeetang, Aspergillus

aculeatus Kart.( 04)

Ausma Biolat, Litauen Kiefernnadeln Kart.(04), Tom. (05-06)

Boden 39

Ergebnisse und Diskussion: Die getesteten Dünger zeigten in allen Versuchen ein mit der Referenz (Hornmehl) vergleichbares N-Mineralisationsverhalten im Boden. Im Versuchsjahr 2004 bei Kar-toffeln war eine leicht verzögerte Mineralisation der Dünger Bio-Ilsa No. 12 und Bio-Feed Ecomix zu erkennen, welches sich auch bei der Ertragserbung Mitte Juli ab-zeichnete. Zu diesem Zeitpunkt lagen sie um 8 bzw.10% unter dem Ertrag der Referenz, diese Ertragsdifferenz wurde allerdings bis zum der Ende der Vegetation kompensiert (Tab. 3). In den anderen Versuchsjahren sowie bei den Tomaten- und Spinatversuchen(Daten nicht dargestellt) waren das N-Mineralisationsverhalten und der Ertragsaufbau kaum unterschiedlich zur Referenzdüngung. Allerdings war der Kartoffelertrag zur Haupternte 2006 in den Parzellen gedüngt mit Bio-Ilsa No. 12 und BioFeed Basissignifikant höher als in der Referenz , wenn auch absolut nur um jeweilig etwa 1t*ha-1.

Im Spinatversuch (2005) verursachte die Düngung mit BioFeed-Ecomix Auflaufschä-den von 60-100%. Unter anderem aufgrund dieser Erkenntnisse wird BioFeed-Ecomixvom Produzenten nicht mehr hergestellt (STUTTERHEIM 2006). Die eingesetzten flüssigen Produkte zeigten keine befallsmindernde Wirkung bei den wichtigsten Kar-toffelkrankheiten wie P. infestans, R. solani und Alternaria-Arten. Allerdings waren die Knollenerträge durch die Behandlung mit dem Wachstumsstimulant BioFeed–Qualityim Jahr 2005 signifikant höher als in der Kontrolle (+2t*ha-1) (Tab. 4). Da BioFeed–Quality keinen Einfluss auf den Krautfäulebefall oder sonstige wachstumsbegrenzen-de Faktoren hatte sowie die Menge an applizierten Nährstoffen nach Laboranalyse im Bereich von wenigen Milligramm lag, ist die Wahrscheinlichkeit einer physiologischen Anregung gegeben. Dieses wurde untermauert durch höhere Krautmasseerträge bei Behandlung mit BioFeed–Quality bei den Zeiternten (75 und 97 Tage nach dem Le-gen). Ähnliches stellten NEUHOFF et al. (2002) bei Kartoffeln fest.

Tab. 3 : Relative Kartoffelerträge Mitte Juli und zur Endernte beim Einsatz von ausgewählten organischen Zukaufdüngern (40 kg N*ha-1) im Vergleich zur Referenzdüngung mit Hornmehl (=100)

Produkt Bio-Ilsa No. 12 BioFeed Basis BioFeed Ecomix

Jahr 2004 2006 2006 2004

Ertrag Mitte Juli

92 * 101 n.s 103 n.s 90 *

Endertrag 103 n.s. 103 * 103 * 100 n.s

* = signifikante Differenz zur Referenzdüngung

Tab. 4.: Kartoffelerträge zur Endernte beim Einsatz von ausgewählten organischen Zu-kaufdüngern (75 kg N*ha-1) und eines Wachstumsstimulators im Vergleich zu den jeweilig unbehandelten Kontrollen in einem Versuch aus dem Jahr 2005. Unterschiedliche Buch-staben bezeichnen signifikante Unterschiede (Bonferroni-Holm P = 0,05)

Kontrolle BioFeed-Quality

t*ha-1 rel. Ertrag t*ha-1 rel. Ertrag

Keine N- Düngung 25,1 A 100 26,9 A 107

BioFeed-Basis 33,4 B 133 35,1 B 140

Bio-Ilsa 12 34,4 B 137 36,6 B 146

Mittelwert 32,8 a 100 34,7 b 106

40 Boden

Durch Anwendung mit Braunalgenextrakten wurde eine Stimulation des Krautwachs-tums erreicht, welches die Photosyntheseleistung und somit den Ertrag erhöhte, wohingegen KOLBE et al. (1998) durch Anwendung von Algenextrakten keine Er-tragswirksamkeit feststellten konnte. Zur Bewertung des Pflanzenstärkungsmittels sind weitere Untersuchungen bezüglich der Art und Häufigkeit der Mittelapplikation sowie der Mittelformulierung hinsichtlich der Blatthaftungseigenschaften von Interes-se. Nach NEUHOFF et al. (2002) hängt die Wirkung von Pflanzenstärkungsmitteln in hohem Maße von den genannten Faktoren ab.

Im Freiland-Tomatenversuchjahr 2005 wurde der Blattbefall mit Phytophthora in-festans bei der Sorte Matina (Dreschflegel e.V. Witzenhausen) durch die BioFeed-Basis, BioFeed-Basis + BioFeed-Quality, BioFeed-Basis + Ausma und Ilsa 12 signifi-kant gegenüber der Referenz (Hornmehl) verringert (Daten nicht dargestellt). Die deutlich geringste Infektion wies eine Kombinationsbehandlung von BioFeed-Basis +Ausma auf. Diese Unterschiede ergaben sich auch im Anteil braunfauler Früchte, so dass der vermarktungsfähige Fruchtertrag der oben genannten Mittel/-kombinationen höher war als in der Referenz mit Hornmehl. Ein signifikanter Unterschied zur Refe-renz konnte durch die Behandlungen BioFeed-Basis und BioFeed-Basis + Ausma nachgewiesen werden. Im laufenden Versuchjahr (2006) bestätigen sich nach den bisher erhobenen Daten, bei insgesamt sehr geringem Befall mit P. infestans, diese Wirkungen allerdings nicht.

Schlussfolgerungen: In den durchgeführten Versuchen zeigten sich insbesondere die eingesetzten organi-schen Dünger auf Pflanzenbasis als taugliche Alternative zu Hornmehldüngern in Bezug auf Mineralisationsverhalten und Ertragsaufbau. Die positiven Ergebnisse des eingesetzten Pflanzenstärkungsmittel BioFeed Quality auf den Kartoffelertrag, sowie die teilweise positiven Effekte der Kombination der getesteten neuartigen Dünger und Pflanzenstärkungsmittel auf den Befall von Blatt und Früchten mit P. infestans sowie Qualität bei Tomaten zeigen mögliche Anwendungsgebiete auf. Weitere Untersu-chungen wären allerdings erforderlich um genauere Wirkungen, Mengendosierungen und optimale Applikationszeitpunkte zu erkennen um mögliche Anwendungen zu optimieren.

Danksagung:Das CRAFT-Projekt wurde von der Europäischen Kommission im Rahmen des Sixth Framework Programme unterstützt (EC contract COOP-CT-2004-508458-BFPs).

Literatur: Kolbe H. und Blau B. (1998) : Wirkung von Pflanzenstärkungsmitteln auf verschiedene Kulturarten, Schriftenreihe der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft; 3. Jahrgang Heft 5.

Neuhoff D., Klinkenberg H. J., Köpke U. (2002): Kartoffeln im organischen Landbau: Bekämpfung der Kraut- und Knollenfäule (Phytophthora infestans) (Mont. de Bary). Schriftenreihe des Lehr- und Forschungsschwerpunktes USL, Nr. 89, Landwirtschaftliche Fakultät der Universität Bonn.

Stutterheim N.C. (2006): Persönliche Mittteilungen, AgroB!oProducts, Wageningen, Niederlande.

Boden 41

Wirkungen von ‚Effektiven Mikroorganismen EM’ auf pflanzliche und bodenmikrobiologische Parameter im Feldversuch

Effects of ‚Effective Microorganisms EM’ on plant and microbiological parameters in a field experiment

J. Mayer1, S. Scheid1, F. Widmer1, A. Fließbach2 und H.-R. Oberholzer1

Keywords: soil fertility, plant nutrition, effective microorganisms

Schlagwörter: Bodenfruchtbarkeit, Pflanzenernährung, Effektive Mikroorganismen

Abstract: The effectiveness of the bio-fertilizer ‚Effective Microorganisms’ (EM) was investigated in a four years field experiment (2003-2006) at Zürich, Switzerland. The experiment was arranged to separate the effect of the microorganisms in the EM treatments (Bokashi and EMA) from its substrate (sterilized treatments). Crop yields and soil microbiological parameters as soil respiration and microbial biomass were determined. The EM treatments showed no effect on yield and soil microbiology which were caused by the EM microorganisms. Observed effects could be related to the effect of the carrier substrate of the EM preparation. The sampling time showed stronger ef-fects on soil microbial biomass (SIR) and soil respiration compared to the effect of the treatments. Hence ‘Effective Microorganisms’ will not be able to improve yields and soil quality in mid term (3 years) in organic arable farming.

Einleitung und Zielsetzung: Das aus Japan stammende Präparat „Effektive Mikroorganismen“ (EM) ist in seiner Anwendung im ökologischen Landbau weit verbreitet. Die vom Hersteller empfohlenen Anwendungsgebiete des aus ca. 80 verschiedenen Mikroorganismen zusammenge-setzten Präparates (Angaben der Hersteller http://www.em-shop-schweiz.ch) umfas-sen u. a. die Bereiche Tiergesundheit und -ernährung, Wirtschaftsdüngeraufbereitung, Bodenfruchtbarkeit und Pflanzenbau. Praktiker berichten über deutlich positive Wir-kungen des Präparates in der Landwirtschaft. Allerdings finden sich in der wissen-schaftlichen Literatur nur wenige Hinweise, die eine breite Wirkungsweise von „EM“ belegen. Studien über Wirkungen im Ackerbau unter mitteleuropäischen Klimabedin-gungen fehlen. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, die Auswirkungen einer mehrjährigen Anwendung von „Effektiven Mikroorganismen“ auf den Pflanzenertrag sowie boden-mikrobiologische Parameter unter Feldbedingungen zu untersuchen.

Methoden: Auf einer nach den Richtlinien der BioSuisse bewirtschaftenden Fläche der For-schungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART in Zürich (Regosol, schwach verbraunt, 8.5°C, 1042 mm) wurde von 2003 - 2006 ei n Feldversuch (Blockanlage, 4 Wdh.) angelegt und verschiedene EM-Präparate und Präparatkombinationen ausge-bracht (Tab. 1). Die Bokashi-Applikation und die erste EMA-Spritzung erfolgten zur Saat, die weiteren Spritzungen ab Vegetationsbeginn gleichmäßig verteilt bis zur Blüte bzw. nach den Schnitten bei Luzerne. Um die Wirkung der Mikroorganismen im Prä-parat von derjenigen der Trägersubstanz unterscheiden zu können, wurde neben der

1Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, Reckenholzstrasse 191, 8046 Zürich, Schweiz, jochen.mayer@art.admin.ch 2Forschungsinstitut für biologischen Landbau FIBL, Ackerstrasse, 5070 Frick, Schweiz

42 Boden

Kontrolle ohne EM-Behandlung jedem EM-Verfahren eine Kontrolle mit dem autokla-vierten EM-Präparat gegenübergestellt.

Tab. 1: Verfahren des EM-Feldversuches. Bok = Bokashi (EM-Mikroorganismenkonzentrat + Zuckerrohrmelasse + Weizenkleie, fermentiert), Sp = Spritzung mit EMA (EM-Mikroorganismenkonzentrat + Zuckerrohrmelasse + H2O, fermentiert), RM = Rottemist, au = autoklaviert .

Nr. Verfahren EM-Bokashi1 EMA Spritzung1 Rottemist1

1 Kontrolle - 3 x Wasser - 2 Bok+Sp 3 t ha-1 3 x - 3 Bok+Sp au 3 t ha-1 au 3 x au - 4 Sp - 3 x2 - 5 Sp au - 3 x au2 - 6 Bok+Sp+RM 3 t ha-1 3 x 10 t ha-1

7 Bok+Sp+RM au 3 t ha-1 au 3 x au 10 t ha-1

1Applikationen bzw. Mengen pro Jahr 22003 zusätzliche EM-Beizung des Kartoffelpflanzgutes.

Folgende Kulturen wurden im Versuchszeitraum angebaut: 2003 Kartoffeln, 2004 W-Gerste, 2005 Luzerne und 2006 W-Weizen. Neben den Ernteerträgen wurden die bodenmikrobiologischen Parameter mikrobielle Biomasse mit den Methoden „Sub-stratinduzierte Respiration“ (SIR) und „Chloroform-Fumigations-Extraktion“ (CFE) sowie die Bodenatmung bestimmt. Die Bodenprobenahmen (0-20cm) erfolgten im März 2005, im Oktober 2005 jeweils kurz vor und nach der Ausbringung der EM-Präparate und im März 2006.

Ergebnisse und Diskussion: Erträge Die Erträge der nicht autoklavierten EM-Verfahren 2, 4 und 6 waren mit Ausnahme des Verfahrens 2 bei Kartoffeln (2003) tendenziell erhöht verglichen mit den Erträgen der Kontrolle (Verfahren 1) (Tab. 2).

Tab. 2: Hauptfruchterträge der Jahre 2003 bis 2005 (Mittelwerte). Nr. Verfahren Kartoffeln 2003 W-Gerste 2004 Luzerne

20051

(dt FM ha-1) (dt FM ha-1) (dt TS ha-1) 1 Kontrolle 274 29,5 140 2 Bok+Sp 270 40,0 1453 Bok+Sp au 269 38,0 1444 Sp 333 33,0 1465 Sp au 306 28,8 1386 Bok+Sp+RM 303 36,3 1517 Bok+Sp+RM au 290 37,5 147

1Summe von 4 Schnitten

Am deutlichsten fielen die Unterschiede im zweiten EM-Applikationsjahr (2004) bei Gerste aus. Das Verfahren 2 zeigte mit einem Mehrertrag von 36% die größte Diffe-renz zur Kontrolle (Verfahren 1), gefolgt vom Verfahren 6 mit einer zusätzlichen Rot-temistapplikation (23%). Für das Verfahren 4 (reine EM-Spritzung) konnten die kleins-ten Unterschiede beobachtete werden (12%). Trotz der vergleichsweise hohen Ertragsunterschiede waren diese nicht signifikant. Dies zeigte sich auch im Jahr 2003 für Kartoffeln und im Jahr 2005 bei Luzerne. Der Vergleich des jeweiligen Verfahrens mit seiner autoklavierten Kontrolle (2 vs. 3; 4 vs. 5; 6 vs. 7) zeigte ebenfalls keine Unterschiede. Mit dem Bokashi wurden den Flächen erhebliche Nährstoffmengen zugeführt (Verfahren 2, 3, 6 und 7). Die Nährstoffzufuhr betrug 401 kg N, 16 kg P, 33 kg K und 7 kg Mg pro ha und Jahr. Die potenziellen Ertragsdifferenzen zwischen

Boden 43

den Verfahren 2, 3, 6 und 7 und der Kontrolle (Verfahren 1) dürften deshalb Effekte aufgrund der Nährstoffzufuhr mit der Trägersubstanz Bokashi sein. Die Unterschiede zwischen den Verfahren 4 und 5 und der Kontrolle (Verfahren 1) lassen sich durch standortbedingte Unterschiede des Humusgehalts des Bodens der Versuchsanlage erklären (vergleiche Tabelle 3).

Bodenmikrobiologische Parameter Die bodenmikrobiologischen Parameter zeigten eine ähnliche Differenzierung zwi-

schen den Verfah-ren wie die Haupt-fruchterträge. Ge-nerell wiesen die Parameter mikro-bielle Biomasse (SIR) (Abb. 1 A) und mikrobieller Biomasse-C (CFE) (Abb. 1 B) sowie die Bodenatmung (Abb. 1 C) der Verfahren 2 und 6 erhöhte Werte gegenüber der Kontrolle (Ver-fahren 1) und dem Verfahren 4 auf. In einzelnen Fällen waren diese Unter-schiede signifikant. Die mikrobielle Biomasse (SIR) differenzierte am deutlichsten bei den Probenahmen im Frühjahr 05 und 06 sowie im Herbst 05 nach der Applikati-on der verfahrens-spezifischen Zuga-ben, die mikrobielle Biomasse (CFE) und die Bodenat-mung dafür nur bei den beiden Herbst-beprobungen und Frühjahr 2006. Das Verfahren 4 (Spritzung mit EMA)hatte keinen Ein-fluss und zeigte Werte für alle Pa-rameter durchweg

in der Größenordnung der Kontrolle (Verfahren 1).

0

100

200

300

400

500

600

Frühjahr 05 Herbst 05 vor EMAppl

Herbst 05 nach EMAppl

Frühjahr 06

mg

C k

g-1

TS

a a a a a a a ab b ab ab a ab ab ab b ab ab a ab ab ab a ab ab b ab a

0

100

200

300

400

500

600

700

Frühjahr 05 Herbst 05 vor EMAppl

Herbst 05 nach EMAppl

Frühjahr 06

mg

C k

g-1

TS

a bc abc ab a abc c a a a a a a a bc a ad bcd b acd a bc a ac bc b a a

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Frühjahr 05 Herbst 05 vor EMAppl

Herbst 05 nach EMAppl

Frühjahr 06

mg

CO

2-C

kg

-1 T

S *

h

Kontrolle Bok+Sp Bok+Sp au Sp Sp au Bok+Sp+RM Bok+Sp+RM au

a a a a a a a ab b a ab ab ab ab ac b ab abc c abc ab ab ac abc ab b ac c

Abb. 1: Bodenmikrobiologische Parameter des Feldversuches:A = mikrobielle Biomasse (SIR); B = mikrobielle Biomasse (CFE); C = Bodenatmung; Tukey-Test, p ≤ 0,05.

A

B

C

44 Boden

Bei der Beprobung im Herbst 2005 vor der EM-Applikation und im Frühjahr 2006 wurde nur zwischen den Verfahren 2 und 3 und für den Parameter Bodenatmung ein signifikanter Unterschied beobachtet. Für alle anderen Parameter und Probenahme-termine unterschieden sich die Verfahren nicht. Die statistische Auswertung der Daten (ANOVA) unter Berücksichtigung des Faktors autoklaviert / nicht autoklaviert ergab keinen signifikanten Unterschied. Dies lässt analog zu den Ertragsdaten darauf schließen, dass der durch Mikroorganismen begründete Effekt des EM-Präparates sehr klein ist und die beobachteten Effekte auf das Trägersubstrat zurückzuführen sind. Generell war für die Parameter mikrobielle Biomasse (SIR) und Bodenatmung zu beobachten, dass die Unterschiede zwischen den Probenahmeterminen größer aus-fielen als zwischen den Verfahren.

Tab. 3: Korrelationen der untersuchten bodenmikrobiologischen Parametern und Hauptfruchterträ-gen mit den Corg und Tongehalten der Parzellen der Versuchsanlage; n = 28; p ≤ 0,05.

Bodenmikrobiologische Parameter Hauptfruchterträge

Bodenatmung BM1 (SIR) BM-C (CFE) Kartoffeln2 W-Gerste Lu-

zerne r2 r2

Corg 0,80 – 0,903 0,84 – 0,90 0,91 – 0,95 0,22 n.s.4 0,76 0,81 Ton 0,68 – 0,80 0,63 – 0,76 0,71 – 0,87 0,28 n.s. 0,78 0,75

1BM = mikrobielle Biomasse; 2Trockenjahr 2003; 3Bereich der 4 Probenahmetermine; 4n.s. = nicht signifikant.

Der Corg- und der Tongehalt in der Feldversuchsanlage zeigen eine enge Korrelation zu den Erträgen und den bodenmikrobiologischen Parametern. Die Korrelationsanaly-se ergab sehr hohe signifikante Korrelationen an allen Probenahmeterminen (r2 = 0,80 – 0,95) zwischen dem Corg-Gehalt und dem mikrobiellen Biomasse-C (CFE), der mikrobiellen Biomasse (SIR) und der Bodenatmung (Tab. 3). Für den Tongehalt wur-den geringere signifikante Korrelationen im Bereich von r2 = 0,63 – 0,87 ermittelt (Tab. 3). Dies lässt den Schluss zu, dass die beobachteten tendenziellen Unterschiede zwischen den autoklavierten und nicht autoklavierten Verfahren stark durch Bodenfak-toren beeinflusst waren und die beobachteten Effekte des EM-Präparates (Bodenat-mung, Verfahren 2 und 3) geringer sein dürften.

Schlussfolgerungen: Die dreijährige Anwendung verschiedener Aufbereitungen von „Effektiven Mikroorga-nismen“ im ökologischen Ackerbau zeigte unter mitteleuropäischen Klimabedingungen keine Effekte, die auf die Mikroorganismen des Präparates zurückzuführen waren. Die beobachteten Effekte auf Hauptfruchterträge sowie bodenmikrobiologische Parameter waren auf das jeweilige Trägersubstrat des Präparates, vor allem auf die Nährstoffzu-fuhr über Bokashi, zurückzuführen. Die jahreszeitlichen Einflüsse verursachten bei den bodenmikrobiologischen Parametern größere Unterschiede als die Verfahrensef-fekte.

Danksagung: Wir danken Andrea Bonvicini und Susanne Müller für die Durchführung der bodenmik-robiologischen Untersuchungen sowie Ernst Brack und Robert Richli für die Betreuung des Feldversuchs. Der Bionova-Hygiene GmbH sei für die Bereitstellung der EM-Präparate gedankt.

Boden 45

Einfluss der organischen Düngung auf Wachstum, Zusammensetzung und Nährstoffaufnahme eines leguminosenbetonten Zwischenfruchtgemenges

Influence of organic manuring on growth, composition and nutrient uptake of a cover crop mixture

K. Möller1, W. Stinner1 und G. Leithold1

Keywords: soil fertility, cover crop, nutrient management

Schlagwörter: Bodenfruchtbarkeit, Zwischenfrucht, Nährstoffmanagement

Abstract: The effect of different management strategies on growth, composition and nutrient up-take of a cover crop mixture of summer vetch and oil radish were tested in field experi-ments on the Research Station Gladbacherhof. Slurry application and cereal straw management (incorporation vs. harvesting) affected composition of cover crop signifi-cantly: slurry application decreased legume content and biological N2-fixation signifi-cantly. By this way the N-input in farm cycle were reduced. The higher the amount of straw residues were left on field, the higher the legume content was in the cover crop mixture. High legume content in cover crop mixtures not only increased N2-fixation, but also P uptake of the cover crop. According to available literature additionally mobilised P increased the P supply of following crops. The harvest of cover crop sprout reduced nitrate leaching potential significantly especially when winter crops were following. The harvest of the cover crops increased the amounts of N cycling within the farming system. Hence it allows higher N manuring to selected crops with a high N demand.

Einleitung und Zielsetzung: Durch den Anbau von Zwischenfrüchten (ZF) können Rest-N-Mengen im Boden vor Eintritt des Winters organisch gebunden und vor Auswaschung geschützt werden. Der Anbau von legumen ZF ermöglicht die Erhöhung der innerbetrieblich zirkulierenden N-Mengen. Nach MÖLLER & REENTS (1999) kann durch den Anbau von Leguminosen als ZF sowohl bei nachfolgenden Sommerungen als auch bei Winterungen eine signi-fikante Erhöhung der Erträge und der N-Aufnahme erzielt werden. Die Ansprüche einer möglichst hohen N-Bereitstellung für die nachfolgende Hauptfrucht bei gleichzei-tig niedrigem Auswaschungsrisiko für Nitrat wurden am ehesten von einem Gemenge legumer und nicht-legumer Arten erfüllt. Biologisch wirtschaftende Betriebe mit gülle-basierten Tierhaltungssystemen besitzen in aller Regel nicht genügend Lagerkapazi-tät, um die gesamte Gülle zur Hauptfrucht ausbringen zu können. Dies führt dazu, dass meist ein Teil der Gülledüngung zur ZF ausgebracht wird. Bisher liegen keine Ergebnisse darüber vor, wie sich eine Gülledüngung auf Zusammensetzung, Wachs-tum und Nährstoffaufnahme eines leguminosenbetonten Gemenges auswirkt. Ferner ist nicht bekannt, wie sich die Ernte/nicht-Ernte des Strohs auf Wachstum, Zusam-mensetzung und Nährstoff-aufnahme des nachfolgenden ZF-Gemenges auswirkt.

Methoden: Die Ergebnisse beruhen auf Versuchen auf dem Lehr- und Versuchsbetrieb Glad-bacherhof der Universität Gießen aus den Jahren 2002 bis Sommer 2005, bei denen die pflanzenbaulichen Systemwirkungen der Vergärung von Gülle und sonstigen Koppelprodukten untersucht wurden. Im abgebildeten System mit einer ortsfest ange-

1Professur für Organischen Landbau, Universität Gießen, Karl Glöcknerstr. 21c, 35394 Gießen, Deutschland, kurt.moeller@alumni.tum.de

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legten achtfeldrigen Fruchtfolge (2x Kleegras, Winterweizen, Kartoffeln, Winterroggen, Erbsen, Dinkel, Sommerweizen) wurde ein ZF-Gemenge (90 kg Sommerwicken und 5 kg Ölrettich ha-1) innerhalb von ein bis drei Tagen nach der Ernte der Druschfrüchte (Winterweizen <WW>, Winterroggen <WR>, Erbsen <Erb> und Dinkel <Di>) gesät. Die Aussaattermine der ZF nach den verschiedenen Hauptfrüchten waren gleich. Nach Winterweizen wurde das gesamte Stroh vor der ZF-Einsaat abgefahren. Bei den übrigen drei Hauptfrüchten wurde es je nach Variante entweder abgefahren oder auf der Fläche zur Strohdüngung belassen. Die Aufwüchse der ZF nach Erbsen wurden Anfang Oktober vor der Einsaat von Dinkel je nach Variante geerntet oder als Grün-düngung auf der Fläche eingearbeitet. Die ZF-Aufwüchse nach den Winterungen wurden Ende Oktober geerntet bzw. bis zur Einarbeitung im Winter auf dem Feld belassen. Die Gülledüngung erfolgte zur ZF nach WW, wobei mindestens eine von fünf Varianten keine Gülledüngung erhielt. Die Messung der Aufwuchsmengen von Stroh und ZF erfolgte durch Schnitt von 2 mal je 0,5 m² pro Parzelle. Nach Feststel-lung der Frischmasse wurde ein Aliquot gehäckselt und bei 60 °C bis zur Gewichts-konstanz getrocknet. Bei den ZF wurde vor der Wägung und Weiterverarbeitung eine Trennung in die legumen (LEG) und nicht-legumen (NL) Bestandteile vorgenommen. Zu Vegetationsende im November wurden Bodenproben in 0-30 cm, 30-60 cm und 60-90 cm zur Ermittlung der Gehalte an mineralischem Stickstoff (Nmin) im Boden gezogen.

Tab. 1: Ertrag, Zusammensetzung und Nährstoffgehalte der Zwischenfrüchte (Sommerwicken, Ölrettich) in Abhängigkeit von ihrer Vorfrucht und Stellung innerhalb der Fruchtfolge

Hauptfrucht nachfolgendes Zwischenfruchtgemenge

N-Haushalt Mineralstoffgehalte Reststroh-mengen1)

Trocken-masse

Leg-Anteil

Nt C/N P K+ Mg2+

[dt ha-1] [dt ha-1] [%] [%] [‰] [%] [‰]

WW 15,2a 32,5b 49,7b 3,24a 13,0c 5,47b 4,16a 2,89bWR 70,9c 25,9a 60,0c 4,10c 10,6a 5,42b 4,20a 2,46aErb 30,1b 30,8b 33,5a 3,63b 11,6b 5,16a 4,92b 2,48aDi 63,8c 36,1c 69,7d 3,66b 11,9b 5,37b 4,04a 2,58a

1) auf dem Feld verbleibende durchschnittliche Reststrohmengen nach Ernte und ggf. Abtransport

Die statistische Verrechnung (Varianzanalysen unter Einbeziehung des Jahres-effektes, Regressionsanalysen) wurde mittels des Statistikprogrammes SPSS 12,1 vorgenommen. Für multiple Mittelwertsvergleiche wurde der Tukey-Test bei einem Signifikanzniveau von 5% verwendet. Statistische Unterschiede werden durch Ver-wendung unterschiedlicher Buchstaben kenntlich gemacht.

Ergebnisse und Diskussion: Die Sprossmasseaufwüchse unterschieden sich nach den verschiedenen Hauptfrüch-ten, sie wiesen ferner erhebliche Differenzen beim Leguminosenanteil auf (Tab. 1). Die niedrigsten LEG-Anteile wurden in der ZF nach Erbsen festgestellt, obwohl hier die Saatstärke legumer Arten indirekt durch die Ausfallerbsen erhöht war. Dies dürfte am erhöhten N-Angebot nach Ernte von Körnererbsen (höhere residuale Boden-Rest-N-Mengen, höheres N-Angebot aus dem Erbsenstroh) liegen. Dadurch wurden die NL Bestandteile der ZF (Ölrettich) zu Lasten der Leguminosen einseitig gefördert.

Boden 47

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N-Entzug Zwfr. = 112,50 + 0,07 * N-DüngungR-Quadrat = 0,00

N-Düngung [kg N ha-1]

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ntz

ug

[kg

Nh

a-1]

Abb. 1: Beziehung zwischen der N-Düngung zur ZF und der N-Aufnahme des Gemenges

Bei den ZF nach Wintergetreide wurden die niedrigsten legumen Anteile nach WW festgestellt. Dies lässt darauf deuten, dass sowohl die Getreidestroh-Düngung (z.B. nach WR und Dinkel) durch ihre N-immobilisierende Wirkung als auch die Gülledüngung zur Aussaat der ZF auf die Zusammensetzung des ZF-Bestandes Einfluss nehmen: Es besteht eine positive Korrelation zwischen dem C-Angebot aus organischen Düngern (Stroh- bzw. Stop-pel-C und Gülle-C) zur ZF, und dem LEG-Anteil in der ZF (Tab. 2). Für N wurden entgegen gesetzte Wirkungen festgestellt (nicht dargestellt).

Tab. 2: Strohdüngung und ihre Auswirkungen auf Ertrag, Zusammensetzung und N-Gehalte der Zwi-schenfrüchte (Sommerwicken, Ölrettich) in Abhängigkeit von der Ernte des Getreidestrohs

Reststroh-mengen

Trocken-masse

Leg-Anteil Ertrag Leg Ertrag NL N-Aufnahme

[dt ha-1] [dt ha-1] [%] [dt ha-1] [dt ha-1] [kg N ha-1]

Strohdüngung 49,9b 32,4 65,9 b 21,5 12,1 a 120 Stoppelreste 1) 11,0a 32,8 55,7 a 19,3 15,0 b 113

1) durchschnittliche Reststrohmengen in der Stoppel nach Ernte und Abtransport des Strohs (ca. 20% des Gesamtaufwuchses)

Im Gemenge konnte keine Beziehung zwischen der Höhe der organischen N-Düngung zur ZF-Aussaat und der anschließenden N-Aufnahme durch den ZF-Spross ermittelt werden: Es bestand weder eine Beziehung zwischen den verabreichten Gülle-N-Mengen und der späteren N-Aufnahme, noch eine zwischen der ge-samten organischen N-Düngung (Gülle-N + Stroh-N) und der N-Aufnahme der ZF (Abb. 1). Der Verzicht auf eine Gülledün-gung wird offenbar vollständig durch eine höhere N2-Fixierung kompensiert (Abb. 1). Mit steigendem Leguminosenanteil im Gemenge sinkt das CN-Verhältnis im ZF-Aufwuchs signifikant. Eine Gülledüngung zur ZF bewirkt also nicht nur eine Reduzie-rung des Anteils der Leguminosen im Gemenge, sie geht auch zu Lasten des CN-Verhältnisses und der biologischen N2-Fixierung in der ZF, denn nicht gedüngte Flächen weisen vergleichbare N-Aufnahmen und Rest-N-Mengen im Boden zu Vegetationsende auf. Ferner konnte eine signifikant positive Korrelation zwischen dem Leguminosenanteil im Gemenge und dem P-Gehalt und damit auch der P-Aufnahme des Gemenges festgestellt wer-den. Diese Wirkung war v.a. dort festzustellen, wo das Gemenge ausschließlich aus Sommerwicken und Ölrettich bestand und keine Erbsen enthielt. Der P-Gehalt der Leguminosen in Gemengen ohne Erbsen betrug ca. 5,55 ‰ und war damit deutlich

25,00 50,00 75,00 100,00

Anteil Leguminose (%)

0,40

0,50

0,60

0,70

P-G

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P-Gehalt (%) = 0,40 + 0,002 * Leg-Anteil [%]R-Quadrat = 0,35, sign.: < 0,000

Abb. 2: Beziehung zwischen prozentualem Trockenmasseanteil der Sommerwicken im Gemenge und dem P-Gehalt des Gemenges

48 Boden

höher als der P-Gehalt der nicht-legumen Gemengepartner (ca. 5,08 ‰). In der auf Erbsen folgenden ZF betrug der P-Gehalt der Leguminosen ca. 4,64 ‰ und war damit deutlich niedriger als die durchschnittlichen P-Gehalte der nicht-Leguminosen. Dieser Effekt schlägt sich auch in den P-Gehalten in Tab. 1 nieder, wo die auf Erbsen folgen-den ZF die niedrigsten P-Gehalte aufwies. Die Nicht-Leguminosen im Gemenge wiesen mit ca. 4,97 % K deutlich höhere Konzentrationen auf als die Leguminosen mit durchschnittlich 3,95 % K. Aus diesem Grunde wurden mit steigendem Leguminose-nanteil sinkende K-Konzentrationen im Spross gemessen (Ergebnisse nicht darge-stellt). Beim Magnesium unterschieden sich die Gehalte zwischen den legumen und den nicht legumen Gemengepartnern nicht.

Tab. 3: Auswirkungen der Zwischenfruchternte auf die Nmin-Gehalte im Boden zu Vegetationsende [kg Nmin-N ha-1) in Abhängigkeit des Umbruchszeitpunktes der Zwischenfrucht

Zeitpunkt Umbruch: 0-30 cm 30-60 cm 60-90 cm 0-90 cm

Herbst Spross geerntet 24,4a 18,8a 10,5a 52,3a Spross eingearbeitet 33,9b 28,0b 13,5b 73,2b

Winter: Spross geerntet 15,1b 6,21 4,50 25,8b Spross eingearbeitet 12,3a 6,00 4,48 22,9a

Die Ernte des ZF-Sprosses und der damit verbundene Abtransport des enthaltenen N reduziert die Nitratauswaschungsgefahr über Winter v.a. dann signifikant, wenn die Einarbeitung der ZF bzw. deren Stoppel im frühen Herbst vor der Aussaat einer Win-terung erfolgt. Bei einem Winterumbruch wirkt sich die Ernte der ZF nicht auf die Nmin-Gehalte im Boden zu Winterbeginn aus (Tab. 3).

Schlussfolgerungen: Die Stellung eines ZF-Gemenges aus Leguminosen und Nicht-Leguminosen in der Fruchtfolge beeinflusst deren Ertragsleistung kaum, sofern die Aussaat zu einem vergleichbaren Zeitpunkt stattfindet. Die Zusammensetzung des Gemenges wird dagegen sowohl durch die zuvor gestandene Hauptfrucht als auch durch Düngungs-maßnahmen maßgeblich bestimmt. Wird Gülle zur Aussaat ausgebracht, so beein-trächtigt dies die biologische N2-Fixierung des Gemenges erheblich und reduziert damit den N-Input in den Betriebskreislauf. Zusätzlich steigt das CN-Verhältnis der ZF. Hohe LEG-Anteile im ZF-Gemenge sind in N-limitierten Anbausystemen nicht nur wegen einer höheren biologischen N2-Fixierung vorteilhaft, sondern auch wegen der höheren P-Mobilisierung aus dem Boden, die durch eine stärkere Protonenabgabe der Wurzeln bewirkt wird. Der auf diese Weise zusätzlich mobilisierte P aus dem Boden steht nach CAVIGELLI & THIEN (2003) mittelfristig zu 100 % den nachfolgenden Kulturen zur Verfügung. Allerdings scheinen sich die unterschiedlichen Leguminosen in ihren P-mobilisierenden Eigenschaften deutlich zu unterscheiden. Zur Reduzierung der Nitratauswaschungsgefahr sollten die ZF-Aufwüchse v.a. dann geerntet werden, wenn nachfolgend eine Winterung ausgesät wird. Die Ernte der ZF und deren an-schließende Verfütterung oder Vergärung in einer Biogasanlage bewirkt zudem eine Erhöhung des mobilen N-Düngepools und ermöglicht damit eine gezielte Steigerung der Düngung zu ausgewählten besonders N-bedürftigen Kulturen.

Literatur:Cavigelli M. A., Thien S. J. (2003): Phosphorus Bioavailability following Incorporation of Green Manure Crops. Soil Sci Soc Am J 67: 1186-1194.

Möller K., Reents H. J. (1999): Einfluss verschiedener Zwischenfrüchte nach Körnererbsen auf die Nitratstickstoff-gehalte im Boden und auf das Wachstum der Folgefrucht (Kartoffeln, Weizen). In: Hoffmann H., Müller S. (Hrsg.): Beiträge zur 5. Wissenschaftstagung zum ökolog. Landbau, Berlin, 23.-25. 2. 1999, S. 109-112.

Boden 49

Leguminosenkörnerschrote und andere vegetabile Dünger im Ökologischen Gemüsebau

Legume seed meals and other plant based fertilisers in organic vegetable pro-duction

T. Müller1, J. Riehle1, I. Schlegel1, Z. Li2, M. von Schenck zu Schweinsberg – Mickan1, H. Sabahi3 und R. Schulz1

Keywords: soil fertility, plant nutrition, vegetable production, crop farming

Schlagwörter: Bodenfruchtbarkeit, Pflanzenernährung, Gemüsebau, Pflanzenbau

Abstract: The potential of different plant based organic fertilisers (PBOF) to substitute animal based organic fertilisers (ABOF) in organic vegetable production were investigated in incubation, pot and field experiments. PBOFs have the potential to replace ABOFs. Particularly legume seed meals show fast net N-release even at low soil temperatures. Considerable differences in nitrate contents of vegetables can be found between the different fertilisers although fresh matter and N yields are nearly identical.

Einleitung und Zielsetzung: Düngemittel tierischer Herkunft sind als Folge der BSE-Krise mit Ausnahme von Hornprodukten im Ökologischen Landbau nicht mehr zugelassen. Andere Düngemittel rein pflanzlicher Herkunft (vegetabile Düngemittel) sind als Ersatz bereits weit verbrei-tet. Auch Leguminosenkörnerschrote habend das Potenzial die entstandene Lücke auszufüllen. Vorliegende Untersuchungen zeigen, dass sich die verschiedenen Dün-ger in ihrem Umsatzverhalten stark unterscheiden. Die gefundenen Unterschiede hängen zum einen von der chemischen Zusammensetzung der Dünger, zum anderen aber auch von der Bodentemperatur ab (MÜLLER & v. FRAGSTEIN 2006a, b, v. FRAGSTEIN & MÜLLER 2006). Ferner muss davon ausgegangen werden, dass das Umsatzverhalten insbesondere der Leguminosenkörnerschrote stark von der Vertei-lung der Größenfraktionen der Schrote sowie von den Sorten und Anbaubedingungen abhängt. Ziel unserer Untersuchungen war es, weiteren Aufschluss über das Umsatz-verhalten der verschiedenen Dünger bei unterschiedlichen Temperaturen unter kon-trollierten Bedingungen und unter praxisnahen Feldbedingungen im Vergleich zu Referenzdüngern tierischer Herkunft zu erhalten. Ferner wurden der Einfluss der Sorten sowie der Größenfraktionierung der Leguminosenkörnerschrote untersucht.

Methoden: Im Rahmen der Untersuchungen wurden Inkubationsexperimente bei unterschiedli-chen Temperaturen (8 Wochen bei 5 und 20 °C), Gewäc hshausversuche sowie Frei-landversuche (März bis Juni 2005) in Anlehnung an MÜLLER & v. FRAGSTEIN (2006a, b) und v. FRAGSTEIN & MÜLLER (2006) durchgeführt (ökologisch bewirt-schafteter Versuchsbetrieb „Kleinhohenheim“, Uni Hohenheim, Stuttgart, schluffiger Lehm, Parbraunerde). Die Eigenschaften der untersuchten organischen Handelsdün-ger sowie der Körnerschrote von Lupine (Lupinus luteus L., Lupinus angustifolius L.) und Ackerbohne (Vicia faba L.) sind in Tab. 1 dargestellt. Unter anderem wurden das käufliche Mischprodukt Bioilsa® (Tierhaare, Federnmehl, pflanzl. Ölkuchen) sowie die

1Institut für Pflanzenernährug, Universität Hohenheim, 70593 Stuttgart, tmuller@uni-hohenheim.de 2College of Agronomy and Bio-technique, China Agriculture University, Beijing, China 3Environm. Science Research Inst., Dept. of Agroecology, Shahid Beheshti Uni., Evin,Tehran

50 Boden

vegetabilen Dünger OrganoplantN® (Rückstände aus Lebensmittelproduktion), Orga-noQuickN® (Vinasse) und Maltaflor® (Malzkeime, Vinasse) in die Versuche mit einbe-zogen. Zum Vergleich wurde in den Inkubations- und Gefäßversuchen auch Kalkam-monsalpeter als Mineraldünger mitgeführt. Die getesteten Gemüsearten waren Rukola (Eruca sativa Mill.) im Gefäßversuch, Kopfsalat (Lactuca sativa L. var. capitata L.) im Gefäß- und Feldversuch sowie Weißkohl (Brassica oleracea L. convar. capitata var. capitata L. f. alba) im Feldversuch. Alle Dünger wurden in N-äquivalenten Mengen eingesetzt (Inkubationsversuche: 230 mg N kg-1 Boden, Gefäßversuch mit Kopfsa-lat/Rukola: 240/120 mg N kg-1 Boden, Feldversuch mit Kopfsalat/Weißkohl: 124 kg N ha-1/218 kg N ha-1). In derzeit laufenden Inkubationsversuchen bei Temperaturen zwischen 5 und 20°C werden ferner Körnerschrote unt erschiedlicher Lupinensorten einschl. Süß- und Bitterlupinen sowie Korngrößenfraktionen von Leguminosenkör-nerschroten untersucht.

Tab. 1: Eigenschaften der In Inkubations-, Gefäß- und Feldversuchen verwendeten Dünger. Organische Dünger N Hersteller

(%*) N gemessen

(%*) C gemessen

(%*) C:N Ver-

suche

tierische Dünger: Hornspäne Hornmehl Schweineborsten Mischprodukt: Bioilsa® vegetabile Dünger: OrganoPlantN® OrganoQuickN® Maltaflor® Rizinusschrot Körnerschrote: Schrot Blaue Lupine Schrot Gelbe Lupine Ackerbohnenschrot

14 12 13

11

6 5 4 5

15,5 14,4 14,6

11,0

4,9 5,1 3,8 5,1

5,2 6,3 3,9

47,1 44,8 48,3

44,4

27,3 27,5 40,6 46,5

43,2 45,3 43,8

3,0 3,1 3,3

4,0

5,5 5,4

10,7 9,1

8,3 7,2

11,2

I IGF G

IGF

IG I

IGF G

G IG IG

I = Inkubationsversuche, G = Gefäßversuch, F = Feldversuch; * = % lufttrockener Dünger.

Die Inkubationsversuche wurden zum größten Teil in offenen Gefäßen mit Ausgleich des Wasserverlustes nach gravimetrischer Kontrolle durchgeführt. In einzelnen Expe-rimenten wurde die CO2-Entbindung aus dem Boden in geschlossenen, aber regel-mäßig belüfteten Gefäßen in Anlehnung an ISERMEYER (1952) gemessen. Mikrobiel-le Biomasse (C und N) wurde mit der Chloroform-Fumigations-Extraktionsmethode (CFE) gemessen (JÖRGENSEN & MUELLER 1996, JÖRGENSEN 1996, VANCE et al. 1987, BROOKES et al. 1985). Zur Abscheidung lebender Wurzeln im Gefäß- und Feldversuch wurde die CFE-Methode um einen Präextraktionsschritt erweitert (mod. nach MAYER 2003, MÜLLER et al. 1992). Nitrat und Ammonium wurden bei der CFE-Methode im nicht fumigierten 0,5 M K2SO4-Extrakt sowie im 0,05 M K2SO4-Präextrakt (nur Feld-/Gefäßversuch) gemessen. Neben den Frisch- und Trockenmassen der Pflanzen wurden auch die N-Gehalte mit dem Elementaranalysator ermittelt.

Ergebnisse und Diskussion: Im Inkubationsversuch zeigten die Hornprodukte bei 20°C die höchste Netto-N-Mineralisation, gefolgt von Bioilsa und OrganoQuickN. Dabei wurden bis zu 60% des applizierten organischen N mineralisiert. Maximale Gehalte an mineralischem N wur-den nach 2 bis 4 Wochen erreicht. Schwindende Ammoniumgehalte nach 2 Wochen zeigten, dass die Nitrifikation zeitgleich ablief. Sinkende Gehalte an mineralischem N zwischen Woche 4 und Woche 8 deuten auf eine erneute Netto-Immobilisation hin. Dies wird jedoch nur zum Teil von einem Anstieg der mikrobiellen Biomasse begleitet,

Boden 51

was für eine Festlegung in mikrobiellen Residualprodukten spricht. Denitrifikation als Erklärung für das Verschwinden von Nitrat ist unwahrscheinlich, da regelmäßig belüf-tet und Wassergehalte unter 60 % WHK eingestellt wurden. Die N-Immobilisation war bei den beiden vegetabilen Düngemitteln OrganoPlantN und Maltaflor besonders deutlich ausgeprägt, was auf einen späten Umsatz C-reicher Komponenten zurückge-führt werden kann. Wie erwartet waren Netto-N-Mineralisation und Nitrifikation wäh-rend der Inkubation bei 5°C deutlich verlangsamt. D ieser Temperatureffekt war aber bei den Hornprodukten deutlich stärker ausgeprägt als bei den vegetabilen Düngemit-teln. Insbesondere die Leguminosenkörnerschrote und OrganoQuickN zeigten wäh-rend der ersten 2 Wochen bei 5°C eine schnellere Ne tto-N-Mineralisation als die Hornprodukte. Einige der vegetabilen Dünger mineralisierten netto bei 5°C (vorüber-gehend) mehr N als bei 20°C. Dies wird auf eine zei tliche Entkopplung des Umsatzes von N-reichen schnell umsetzbaren Komponenten (Brutto-Mineralisation) und N-armen langsam umsetzbaren Komponenten (Brutto-Immobilisation) zurückgeführt (MÜLLER & v. FRAGSTEIN 2006a, MAGID et al. 2001). Auch die gemessenen Ge-halte an mikrobiellem N und K2SO4-löslichem organischem N waren für die meisten vegetabilen Dünger bei 5°C höher als bei 20°C, was auf einen verlangsamten Umsatz der mikrobiellen Biomasse und ihrer Residualprodukte hindeutet. Bei KAS, Organo-QuickN, OrganoPlantN und bei den Leguminosenkörnerschroten konnte bei Aufsum-mierung aller gemessenen Fraktionen bei 5°C ein N-P rimingeffekt nachgewiesen werden.

Im Gefäßversuch zeigten die Kopfsalat-Varianten mit vegetabilen Düngern durchweg höhere Erträge als die Varianten mit tierischen Düngern, allerdings waren die Unter-schiede nur in Einzelfällen signifikant. Bei Rukola erreichten Rizinusschrot und Gelbe Lupine tendenziell höheren Erträgen als die tierischen Dünger. Summiert man alle gemessenen Variablen auf (Oberirdische Pflanzenmasse, mineralischer N, mikrobielle Biomasse, K2SO4-löslicher organischer N), so errechnet sich unter Berücksichtigung der ungedüngten Variante eine scheinbare N-Freisetzung aus den organischen Dün-gern zwischen 49 % (Schweineborsten) und 72 % (Rizinusschrot) im Kopfsalat-Experiment und zwischen 28 % (Maltaflor) und 60 % (Rizinusschrot) im Rukola-Experiment. Besonders auffallend war, dass die Nitratgehalte im Kopfsalat bei Malta-flor um bis zu 70% signifikant niedriger lagen als bei den anderen Düngungsvarianten, obwohl sich die Frischmasse- und N-Erträge nur wenig von einander unterschieden. Im Feldversuch konnten bei den abschließend geernteten Frischmassen keine Unter-schiede zwischen den untersuchten Varianten Hornmehl, Bioilsa und Maltaflor festge-stellt werden (ca. 390 g/Kopf Kopfsalat, 1190 g/Kopf Weißkohl). Bei der Zwischenern-te nach etwa der halben Vegetationszeit zeigten die mit Maltaflor gedüngten Varianten 13% (Weißkohl 875 g/Kopf) bzw. 22% (Kopfsalat 118 g/Kopf) höhere oberirdische Frischmassen als die mit Hornmehl gedüngten Varianten. Nach zwischenzeitlich erheblichem Anstieg der Nmin-Werte im Boden verblieben nach der Ernte in allen Varianten weniger als 40 kg N ha-1 auf dem Acker. Allerdings waren die mikrobiellen Biomassen im Vergleich zur ungedüngten Variante signifikant erhöht, was auf ein gewisses Remineralisierungspotential mit der Gefahr einer N-Auswaschung ohne geeignete Folgekultur spricht. Summiert man alle gemessenen Variablen auf (Oberir-dische Pflanzenmasse, mineralischer N, mikrobielle Biomasse, K2SO4-löslicher orga-nischer N), so errechnet sich unter Berücksichtigung der ungedüngten Variante eine scheinbare N-Freisetzung aus den organischen Düngern zwischen 13% (Hornmehl) und 22% (Maltaflor) für den Kopfsalat-Versuch und zwischen 59% (Bioilsa) und 73% (Maltaflor) für den Kohlversuch. Diese z.T. relativ niedrigen Werte deuten ebenfalls auf ein weiteres Mineralisierungspotential hin, das mit Hilfe einer geeigneten Folgekul-tur ausgenutzt werden sollte. Auffällig war auch in den Feldversuchen, dass die Nit-

52 Boden

ratgehalte von Kopfsalat und Weißkohl bei Düngung mit Maltaflor z.T. signifikant niedriger waren als bei den anderen beiden Düngemitteln, obwohl sich die Erträge kaum von einander unterschieden. Da die Ammoniumgehalte im Boden durchweg niedrig waren, wären Erklärungsmöglichkeiten, dass bei Düngung mit Maltaflor Nitrat früher oder ein Teil des N direkt in organischer Form aufgenommen wird. Laufende Untersuchung zeigen, dass bei Lupinenkörnerschroten erhebliche sortenbedingte Unterschiede existieren, die bei der Düngung berücksichtigt werden müssen. Unter-schiede existieren auch zwischen vermahlungsbedingten Korngrößenfraktionen.

Schlussfolgerungen: Vegetabile Düngemittel einschließlich der Leguminosenkörnerschrote haben das Potential, Düngemittel tierischer Herkunft im ökologischen Gemüseanbau zu ersetzen. Im zeitigen Frühjahr mit niedrigen Bodentemperaturen sind ausgewählte vegetabile Düngemittel, darunter insbesondere Leguminosenkörnerschrote, den Düngemitteln tierischer Herkunft hinsichtlich der N-Verfügbarkeit sogar überlegen. Leguminosen-körnerschrote bieten als einzige der hier untersuchten Düngemittel eine gesicherte Herkunft aus ökologischer Produktion. Maltaflor bietet Vorteile, wenn eine sehr schnel-le N-Verfügbarkeit erforderlich ist. Dennoch sind die zu erwartenden Nitratgehalte in der geernteten Ware vergleichsweise niedrig.

Danksagung: Wir danken der Fa. Biofa, Münsingen, für die finanzielle Unterstützung sowie Hans Bucher für die Unterstützung beim Feldversuch.

Literatur: Brookes P. C., Landman A., Pruden G. und Jenkinson D. S. (1985): Chloroform fumigation and the release of soil nitrogen: A rapid direct extraction method for measuring microbial biomass nitrogen in soil. Soil Biol. Biochem 17: 837–842.

Isemeyer H. (1952): Eine einfache Methode zur Bestimmung der Bodenatmung und der Karbonate im Boden. Z. Pflanzenernähr Bodenkd 56: 26-38.

Jörgensen R. G. (1996): The fumigation-extraction method to estimate soil microbial biomass: Calibration of the kEC

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Magid J., Henriksen O., Thorup-Kristensen K. und Müller T. (2001): Disproportionately high N mineralisation rates from green manure at low temperatures – implications for modelling and management in cool temperate agro-ecosystems. Plant Soil 228: 73-82.

Mayer J. (2003): Root effects on the turnover of grain legume residues in soil. Doktorarbeit, Fachbereich Ökolo-gische Agrarwissenschaften, Universität Kassel.

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Müller T., Jörgensen R. G. und Meyer B. (1992): Estimation of soil microbial biomass C in the presence of living roots by fumigation extraction. Soil Biol Biochem 24: 179-181.

Vance E. D., Brookes P. C. und Jenkinson D. S. (1987): An extraction method for measuring soil microbial biomass C. Soil Biol Biochem 19: 703–707.

Von Fragstein P. und Müller T. (2006): Plant based organic fertilisers – a viable nutrientsource for organic market gardens. Acta Horticultura 70: 255-260.

Boden 53

Development of a Rapid Bio-Test to Study the Activity Potential of Biofertilizers

Entwicklung eines schnellen Bio-Tests zur Untersuchung des Wirkungs-potentials von mikrobiellen Pflanzenstärkungsmitteln.

Z. Akter1, M. Weinmann1, G. Neumann1 und V. Römheld1

Keywords: development of organic agriculture, soil fertility, cultivation, plant nutrition, biofertilizer

Schlagwörter: Entwicklung Ökolandbau, Bodenfruchtbarkeit, Bodenbearbeitung, Pflanzenernährung, Pflanzenstärkungsmittel, Trichoderma

Abstract: Plant-growth-promoting soil microorganisms are increasingly distributed on the world market. Nutrient mobilization, stimulation of root growth, enhanced resistance to envi-ronmental stress factors are discussed as possible mechanisms. These assumptions are based only on scarce scientific evidence due to limited reproducibility of pot and field experiments, limited information concerning the conditions for successful applica-tion, limited standardization of inoculum preparation and quality. Thus, the develop-ment of rapid screening tests is to demonstrate the principle effectiveness of biofertil-izers prior to set-up of labourous pot or field experiments is urgently required. In this study, a rapid bio-test with cucumber (Cucumis sativa L.) as an indicator plant was developed to evaluate the effectiveness of five commercial biofertilizers based on Trichoderma spp. and Bacillus spp. (Biohealth-G, Biohealth-WSG, Biomex, Vitalin T50 and SP11) using germination rate, root and shoot biomass, maximum root length, and leaf area as test parameters. The experiment was repeated twice with 6 replicates in hydroponic culture under controlled conditions (pH 5.5, 22° C; Light: 230 mmol cm 2

sec-1). Biofertilizers were applied at the rate of 3 g per 2.5 l mineral nutrient solution. Germination rate was increased by 20 - 25% in all biofertilizer treatments compared to the control. After 2 weeks culture period, root dry weight and leaf area of Biohealth-G, Vitalin T50, SP-11 and Biomex-treated cucumber seedlings were significantly in-creased. Biohealth-G and Vitalin T50 showed significantly higher main root length and Biohealth-G higher shoot dry weight than the remaining treatments, while Biohealth-WSG did not cause differences compared to untreated control plants. The pathogen-antagonistic potential of Trichoderma strains can be easily tested by co-inoculation with the pathogenic fungus Gaeumannomyces graminis on malt extract peptone agar plates. The results suggest that the activity potential of different Trichoderma-based biofertilizers could be easily screened by using the described bio-test with cucumber seedlings.

Introduction and Objectives: Bio-effectors based on plant-growth-promoting soil microorganisms are increasingly distributed on the world market. Mobilization of sparingly available plant mineral nutri-ents, stimulation of root growth, enhanced resistance to environmental stress factors and direct or indirect suppression of plant pathogens and induced resistance are discussed as possible mechanisms for the effectiveness of these products. However, these assumptions are based only on scarce scientific evidence which is further abused by a lack of standards for production and quality control. Therefore, rapid

1Institute of Plant Nutrition, University of Hohenheim (330), 70593 Stuttgart, Germany, zafrin@uni-hohenheim.de

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screening tests to evaluate the potential effectiveness of a given product, prior to more detailed and labouous investigations are urgently needed. In this study test plants with bioindicator potential for toxins and plant growth regula-tors (Lepidium and Cucumber) were investigated for responses to biofertilizer treatments under controlled conditions.

Methods: (1) Germination test: Seed surface sterilization: 3 min in 30 % H2O2, 2 min in 70% ethanol, Two times washing with sterile distilled H2O. Seeds of Cucumis sativa cv. Vorgbirgstrauben and Lepidium were sown in rolls with 4 layers of moist filter paper (MN 710, Machery and Nagel, Dueren, Germany). The filter rolls were soaked with 2.5 mM CaSO4 containing 1% (w/v) of different commercial bio-fertilizers. Different biofertilizers, such as T-50 and Sp-11 were collected from Vitalin Pflanzenge-sundheit GmbH, Ramstadt, Germany; BioHealth-WSG and BioHealth-G from Humintech GmbH, Düsseldorf, Germany and Biomex from Omex Agriculture Inc., Manitoba, Canada. Rolls with each 15 seeds were placed in upright position into a closed plastic box and incubated in the dark for 4 d at 22°C with 6 replicates per t reatment (Fig. 1). (2) Seedling establishment test: Seedlings, germinated for 4 days in filter rolls (see (1) were subsequently grown for 7 days under controlled conditions (22°C; 230 mmol li ght cm2 sec-1) in 2.5 L aerated nutrient solution (mM: 2 Ca(NO3)2; 0.7 K2SO4, 0.5 MgSO4, 0.25 KH2PO4, 0.1 KCl; µM: 10 H3BO4, 0.5 MnSO4, 0.5 ZnSO4, 0.2 CuSO4, 0.01 (NH4)6Mo7O24, 20 Fe-EDTA; pH 5.5) supplied with biofertilizers 1.5 - 3g pot–1. Each pot contained 10 seedlings in 6 replications (Fig. 2).

Results and Discussion: Most consistent responses were obtained with cucumber (cv. Vorgebirgstrauben).

Germination test: biofertilizers increased germination rate by 20-25 % at 4 days after sowing (DAS) (Fig. 4A). Seedling emergence and plant development was accelerated by approximately 2 days after inoculation with the biofertilizers. Similar responses have been reported by other authors (HARMAN et al. 2004, OZBAY et al. 2004, ARORA et al. 1992) and enhanced seed germination induced by seed inoculation with Trichoderma spp. has been related to the production of growth factors such as auxin, cytokinin or gibberelic acid (GA3) and even ethylene.

Seedling establishment test in hydroponics: Biofertilizers increased dry matter of roots (50-90%) and shoots (30-80%) and particularly leaf area (70-100%) during early seedling growth (7d culture period in nutrient solution, Fig. 4B and C). A differential effect on root morphology was observed in hydroponic culture. Maximum root length increased by 30% in T50 and BioHealth-G (Fig. 4D), while T50 stimulated particularly

SP11 T50 BioWSG Control Bio G Biomex

Fig. 1: Seed germination in filter paper.

Fig. 2: Seedling establishment test.

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Fig. 4: (A) Germination rate at 4 DAS, and dry matter production (B), leaf area (C) and maximum root length (D) of cucumber grown for 7 d in hydroponic culture (B-WSG = BioHealth WSG, B-G = BioHealth G)

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lateral root formation (Fig. 3). The increase in shoot growth and leaf area in Tricho-derma treated seedlings suggests a common beneficial role of Trichoderma har-zianum in improving plant growth (Yedidia et al., 2001). The mechanisms involved in increasing growth responses induced by Trichoderma sp might be the production of growth-stimulating compounds (GRAVEL et al. 2006, HARMAN et al. 2004, YEDIDIA et al. 2001, ALTOMARE et al. 1999, CHANG et al. 1986).

Fig. 3: Shoot and root development of cucumber in hydroponics with and without Trichodermatreatments

A B

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Conclusions: Cucumber (cv. Vorgebirgstrauben) is a suitable test plant to demonstrate effects of variouscommercial Trichoderma-based biofertilizers on germination, plant develop-ment, and root growth within culture periods of 4 – 12 days in simple culture systems (filter paper germination test and hydroponic culture).

Best results were obtained by using seeds with sub-optimal germination rates (approx. 50%), For high quality seeds, this is easily achieved by artificial seed aging treat-ments: e.g. 1-2 days incubation enclosed in plastic bags at 40-45°C in a water bath (data not shown).

References: Altomare C., Norvell W. A., Björkman T., Harman G. E. (1999): Solubilization of phosphates and micronutrients by the plant-growth promoting and biocontrol fungus Trichoderma harzianum Rifai 1295-22. App Env Microbiol 65: 2926-2933.

Arora D. K., Elander R. P., Mukerji K. G. (1992): Handbook of Appl Mycol Fungal Biotech vol 4 Marcel Dekker, NY, USA.

Chang Y. C., Baker R., Kleifeld O., Chet I. (1986): Increased growth of plants in the presence of the biological control agent Trichoderma harzianum. Plant Dis 70:145-148.

Gravel V., Antoun H., Tweddell R. (2006): The Plant Growth Regulation Society of America Quar-terly Reports on Plant Growth Regulation and Activities of the PGRSA Vol. 34, No. 2.

Harman G. E., Howell C. R., Viterbo A., Chet I., Lorito M. (2004): Trichoderma species-opportunuistic, avirulent plant symbionts. Nature rev 2: 43-56.

Ozbay N., Brown W. M., Newman S. E. (2004): The effect of the Trichoderma harzianum strains on the growth of tomato seedlings. Proc. XXVI IHC. Managing Soil-Borne Pathogens Ed. A. Va-nachter Acta Hort. 635 pp.

Yedidia I., Srivastva A. K., Kapulnik Y., Chet I. (2001): Effect of Trichoderma harzianum on micro-element concentrations and increased growth of cucumber plants. Plant Soil 235: 235-242.

Boden 57

Tastversuch zur Kompensation negativer Ertragsreaktionen nach Strohdüngung im (viehlosen) Getreideanbau

Field trial for negative yield effect compensation after straw application in (stockless) cereal production systems

H. Kolbe1

Keywords: plant nutrition, soil fertility, straw application

Schlagwörter: Pflanzenernährung, Bodenfruchtbarkeit, Strohdüngung

Abstract:After straw application unfavourable yield effects are also known from (stockless) organic farming systems (BECKMANN et al. 2002). Therefore, different methods of straw application (without, standard before ploughing, after ploughing, after sawing) were combined with application of green materials (legumes, grasses) and cultivation of oats as the following crop. Results of these trials should lead to principal solutions in optimization of these cultivation systems.

Einleitung und Zielsetzung:Die Strohdüngung führt auch im ökologischen Landbau über eine zwischenzeitliche N-Festlegung zu Ertragseinbußen bei den nachgebauten Früchten (BECKMANN et al. 2002, 2001, SCHMIDT 2004). Daher wurden in einem Feldversuch verschiedene Verfahren der Strohdüngung in Kombination mit N-liefernden Materialien (Legumino-sen, Nichtleguminosen) zur Nachfrucht Hafer geprüft. Ergebnisse dieses ersten Ver-suches sollen prinzipielle Lösungsmöglichkeiten zur Optimierung der Anbauverfahren aufzeigen.

Methoden: Versuchsort: Öko-Feld Roda (Sachsen), Lößlehm, 68 Bodenpunkte, Versuchsjahre 2002 – 2005, 368 – 723 mm Niederschlag je Jahr. Versuchsart: Feldversuch mit Ortswechsel als Blockanlage mit 4 Wiederholungen. Einbindung von 11 Varianten der Stroh- und Grüngutdüngung in das Anbauverfahren zu Hafer:

A1 Strohernte – Pflug A2 Zufuhr Strohhäcksel – Pflug A3 Pflug – Zufuhr Strohhäcksel oberflächlich A4 Aussaat – Zufuhr Strohhäcksel oberfläch-

lich B1 Strohernte – Zufuhr Leguminosenhäcksel –

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B4 Zufuhr Leguminosenhäcksel – Pflug – nach Aussaat Zufuhr Strohhäcksel

B5 Zufuhr Strohhäcksel – Pflug – Zufuhr Leguminosenhäcksel z. Zt. Schossen

C1 Strohernte – Zufuhr Grashäcksel – Pflug

C2 Zufuhr Strohhäcksel – Zufuhr Gras-häcksel – Pflug

Fruchtfolge (viehlos): mehrjährige Leguminosen (1) – Getreide (W.-Weizen) (2) – Hafer (3). Versuchsanlage: Bodenbearbeitung mit Pflug im Herbst. Saatbettbereitung im Früh-jahr und Einsaat von Hafer der Sorte Lutz. Zufuhr an Stroh: Stroh-Häcksel (W.-Weizen) von 43 dt TM/ha.

1FB Pflanzliche Erzeugung, Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft, G.-Kühn-Str. 8, 04159 Leipzig, Deutschland, Hartmut.Kolbe@smul.sachsen.de

58 Boden

Zufuhr an Grüngut: Leguminosen (Klee, Luzerne) sowie Gras von anderen Flächen geerntet, gehäckselt und Aufbringung in der Menge von 2 kg Nt/1 dt Stroh (≈ 150 – 220 dt FM/ha). Analysemethoden: Nmin-Methode nach HOFFMANN (1991); Rohprotein: Kjehldahl-Verfahren (BUCHHOLZ 1993); Chlorophyll-Gehalt (letztes voll ausgebildetes Blatt): Minolta-Spad-502; Statistische Analysen (Kornertrag): Varianzanalyse, Tukey-Test für p = 0,05 bzw. 0,10 mit SPSS.

Ergebnisse und Diskussion:Der negative Einfluss der Strohzufuhr vor dem Pflügen (Var. A2, B2, C2) im Vergleich zu keiner Strohzufuhr (A1, B1, C1) war auf die erfassten Merkmale zwar stetig aber relativ gering ausgeprägt (Kornerträge signifikant bei p = 0,10). Auch eine geringfügige Absenkung der Nmin-Werte konnte zum 1. und 2. Untersuchungstermin in diesen Varianten nachgewiesen werden, während eine Absenkung der Chlorophyllwerte der obersten Blätter sowie der Gehalte an Rohprotein der Körner nur in Variante A2 (mit früher Strohzufuhr) erfolgte (Abb. 1 u. 2).

Dagegen führte die Zufuhr von Grüngut allgemein zu einer Anhebung der Nmin-Werte im Boden, der Chlorophyll-Werte und geringfügig auch der Rohprotein-Gehalte im Hafer sowie zu einem signifikanten Anstieg der Kornerträge. Bei gleichzeitiger Zufuhr von Stroh vor dem Pflügen in Kombination mit einer Gründüngung (B2, C2 im Ver-gleich zu B1, C1) wurden dagegen die Nmin-Werte beim 3. Untersuchungstermin (nach der Ernte) sowie die Chlorophyll- und Rohproteingehalte, auf Grund der offensichtlich später einsetzenden Mineralisation in diesen Varianten, etwas angehoben. Die durch die Strohzufuhr verursachte Ertragsdepression konnte jedoch nicht durch Zufuhr von Grüngut kompensiert werden.

Eine späte Zufuhr an Leguminosenhäcksel zum Schossen bei Strohzufuhr vor dem Pflügen (Var. B5 im Vergleich zu B2) führte zu ähnlichen Reaktionen der Nmin-Werte und der Kornerträge wie in Variante A2. Die Chlorophyllwerte und die Gehalte an Rohprotein wurden jedoch entsprechend der späten N-Freisetzung z.T. deutlich an-gehoben (vgl. BECKMANN et al. 2002). Dagegen war eine Zufuhr an Stroh-Häcksel nach dem Pflügen auf die Bodenoberfläche (Var. A3, B3) offenbar durch keine Er-tragsdepression gekennzeichnet (Abb. 1 u. 2).

Schlussfolgerungen: Es wurde eine zwar stetige, aber geringe negative Wirkung einer Strohdüngung auf die Kornerträge der Nachfrucht Hafer festgestellt. Es bestand offenbar kaum eine Wechselwirkung zwischen der zusätzlichen Zufuhr von Stickstoff durch Grüngut und der Strohdüngung vor dem Pflügen (übliches Verfahren). Eine alleinige Grüngutzufuhr erhöhte zwar die Nmin-Werte im Boden, Rohproteingehalte im Korn und auch die Kornerträge des nachfolgenden Hafers, doch zusätzliche frühe Strohzufuhr vor dem Pflügen führte immer zu einer verzögerten N-Freisetzung und auch zu einer geringfü-gigen Abnahme der Kornerträge. Dagegen konnte der negative Ertragseffekt durch Strohzufuhr auf die Pflugfurche weitgehend verhindert werden.

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Abb. 1: Einfluss verschiedener Verfahren der Stroh- und Grüngutzufuhr auf den Verlauf der Nmin-Werte im Boden (0 – 60 cm Bodentiefe) im Durchschnitt von drei Versuchsjahren.

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Abb. 2: Einfluss verschiedener Verfahren der Stroh- und Grüngutzufuhr auf den Verlauf der Gehal-te an Chlorophyll im Blatt, an Rohprotein im Korn sowie auf die Kornerträge von Hafer im Durch-schnitt von drei Versuchsjahren.

Literatur: Beckmann U., Kolbe H., Model A., Russow R. (2001): Ackerbausysteme im ökologischen Landbau unter besonde-rer Berücksichtigung von N-Bilanz und Effizienzkennzahlen. UFZ-Bericht Nr. 14, UFZ-Umweltforschungszentrum, Halle, 138 S.

Beckmann U., Kolbe H., Model A., Russow R. (2002): Ackerbausysteme im ökologischen Landbau – Untersuchun-gen zur Nmin-, N2O-N- und NH3-N-Dynamik sowie Rückschlüsse zur Anbau-Optimierung –. Initiativen zum Umwelt-schutz 35, Erich Schmidt Verlag, Berlin, 226 S.

Buchholz H. (1993): Pflanzliche Inhaltsstoffe. VDLUFA-Methodenbuch Bd. III, VDLUFA-Verlag, Darmstadt.

Hoffmann G. (1991): Die Untersuchung der Böden. VDLUFA-Methodenbuch Bd. I, VDLUFA-Verlag, Darmstadt.

Schmidt H. (2004): Viehloser Öko-Landbau, Beiträge, Beispiele, Kommentare. Köster Verlag, Berlin, 212 S.

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Boden 61

Möglichkeiten der Optimierung der Wirtschaftsdüngung zu Winterweizen durch Berücksichtigung bodentypischer Gegebenheiten

Possibilities for optimisation of organic fertilisation in winter wheat by considering soil conditions

D. Westphal1, R. Loges1 und F. Taube1

Keywords:: crop farming, plant nutrition, site specific farming

Schlagwörter: Pflanzenbau, Pflanzenernährung, teilflächenspezifischer Ackerbau

Abstract:In organic farming, N supply to non-legumes often does not meet the N-demand of the respective crops, which then results in low yields and unsatisfactory product quality. The present study analysed the potential of a site specific application of organic ferti-lizers to improve N-efficiency of organic winter wheat production. Under a constant management, strong yield variations were caused by different soil types. On average of two experimental years (2005/06), liquid manure application of 135 kg N ha-1 in-creased the crop yields by 50%.The crude protein content was significantly improved as well. Interactions of soil type and fertilisation on yield and quality parameters were absent, except for a significantly higher utilisation of N from liquid manure on soils with a higher water storage capacity under dry conditions of the growing period 2006.

Einleitung und Zielsetzung:Eines der wichtigsten Probleme im ökologischen Ackerbau stellt die N-Versorgung von nicht zur Luft-N-Bindung befähigten Kulturen dar. Neben dem Problem einer rein mengenmäßig ausreichenden N-Versorgung, stellt die Synchronisation zwischen der vor allem witterungsabhängigen N-Verfügbarkeit und dem N-Bedarf in entscheidenden Wachstumsstadien der Pflanze eine besondere Schwierigkeit dar. Die Folge sind oft unbefriedigende Erträge und häufig unzureichende Qualitäten im Marktfruchtbau. Durch den gezielten Einsatz organischer Wirtschafts- bzw. Zukaufdünger lassen sich sowohl die Erträge, als auch Qualitäten ökologisch angebauter Marktfrüchte verbes-sern (TAUBE et al. 2005). Auf den meisten Betrieben sind jedoch die Verfügbarkeiten bzw. die Importmöglichkeiten von organischen Düngemitteln beschränkt. Außerdem ist die Verwertungseffizienz von organischen Düngern eher gering. Häufig werden erst beim Einsatz höherer N-Mengen befriedigende Resultate erzielt (DREYMANN 2005). Die teilflächenspezifische Ausbringung von Düngemitteln wird im konventionellen Ackerbau seit langem als Möglichkeit zur Verbesserung der N-Effizienz diskutiert. Zu diesem Thema liegen jedoch bisher keine wissenschaftlichen Erkenntnisse im ökolo-gischen Ackerbau vor. In einem Teilprojekt des interdisziplinären Forschungsprojektes „Hof Ritzerau“ werden Möglichkeiten und Grenzen einer bodenartspezifischen Appli-kation von Wirtschaftsdüngern im Hinblick auf Ertragserwirkungen und ökologische Aspekte untersucht. Dabei werden zwei Fragstellungen näher betrachtet: 1. In welcher Wiese beeinflusst die Bodenart die Ertragswirkungen und N-

Verwertung einer einheitlichen Jauchedüngergabe bei Winterweizen nach einer einheitlichen Vorfrucht?

2. Beeinflusst ein durch die Variation der Vorfrucht verursachter Unterschied im N-Versorgungsstatus der Fläche, die Ertragswirkungen bzw. N-Verwertung einer bodenartspezifisch ausgebrachten Jauchedüngung?

1Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung – Grünland und Futterbau / Ökologischer Landbau Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, 24098 Kiel, Deutschland, dwestphal@email.uni-kiel.de

62 Boden

Methoden: Die Untersuchungen wurden auf dem im ostholsteinischen Hügelland Schleswig-Holsteins gelegenen und nach Bioland-Richtlinien bewirtschafteten Hof Ritzerau (Bodenart: lS, 48 Bp, 8,5°C Jahresdurchschnittstemp eratur, 750 mm Durchschnittsjah-resniederschlag) in den Versuchsjahren 2005 und 2006 auf den Betriebsschlägen mit Winterweizen durchgeführt. Vor Untersuchungsbeginn wurden die jeweiligen Schläge bodenkundlich kartiert. Für die erste Teilfragestellung wurden nach der einheitlichen Vorfrucht Körnererbsen jeweils Teilareale unterschiedlicher Bodenarten (lS, S/L, L) ausgewählt. Zur Analyse des Effektes der Fruchtfolgestellung des Weizens auf die Ergebnisse wurde ein zweites Teilexperiment parallel in Weizen nach Kleegras bzw. Körnererbsen bei Variation der Bodenarten lS und S/L durchgeführt. Auf den ausge-wählten Flächen wurden neben einer ungedüngten Kontrolle Parzellen eingerichtet, die jeweils in zwei Teilgaben zu EC 29 und EC 39 mit insg. 135 kg Gesamt-N ha-1 in Form von Rinderjauche gedüngt wurden. Die Applikation erfolgte mit Schleppschläu-chen. Neben Pflanzen- und Bodenbeprobungen im Zuwachsverlauf wurde zur Ernte ein Parzellendrusch zur Erhebung der Ertragsleistung und der Ertragsstrukturanalyse durchgeführt. Die statistische Auswertung des Datenmaterials erfolgte mit dem Pro-grammpaket SAS Version 8.0. Die Varianzanalysen wurden mit der Prozedur GLM durchgeführt. Die multiplen Mittelwertvergleiche erfolgten mit dem Student-Newman-Keuls-Test bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5%. In den Ergebnissen sind signi-fikante Unterschiede durch unterschiedliche Buchstaben gekennzeichnet.

Tab. 1: Versuchsfaktoren und Faktorstufen der Teilexperimente

Ergebnisse und Diskussion:

Versuchsfaktor: Faktorstufen Teilexperiment 1: (Einfluss der Bodenart)

Faktorstufen Teilexperiment 2: (Einfluss der Vorfrucht)

Düngungsstufe 0: ohne Düngung 1: 135 kg Gesamt-N/ha EC 29: 90 kg N/ha EC 39: 45 kg N/ha

0: ohne Düngung 1: 135 kg Gesamt-N/ha EC 29: 90 kg N/ha EC 39: 45 kg N/ha

Bodenart 1: lS (lehmiger Sand) 2: S/L (Sand über Lehm) 3: L (Lehm)

1: lS (lehmiger Sand) 2: S/L (Sand über Lehm)

Versuchsjahr 1: 2005 2: 2006

1: 2005 2: 2006

Vorfrucht 1: Körnererbsen 1: Körnererbsen 2: Kleegras

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Abb. 1.: Einfluss der Bodenart und der Jauchedüngung auf die Ausprägung des Kornertrages (links) und des Stickstoff-Ertrages (rechts) von Winterweizen nach der Vorfrucht Körnererb-sen im Mittel über die Jahre 2005 und 2006.

Boden 63

Unabhängig von der geprüften Bodenart bzw. Vorfrucht führte die Düngung mit Rin-derjauche zu einer deutlichen Steigerung des Kornertrages und der Korn-RP- Gehalte (Abb. 1 u. 3.) bzw. der N-Erträge. Die leichteren Bodenarten S/L und lS waren nur mit einer Jauchedüngung in der Lage, den Ertrag zu erreichen, der auf den schwereren Lehmboden auch ohne Düngung erreicht wurde. Die Bodenart nahm keinen Einfluss auf die Ausprägung der Korn-RP-Gehalte. Unabhängig von der Bodenart lagen die Korn-RP-Gehalte bei knapp 8%, mit Jauchedüngung bei 11% (o. Abb.). Abb. 2 zeigt

die unterschiedliche Ausprägung der untersuchten Parameter in den bishe-rigen beiden Versuchsjahren. In Bezug auf den N-Ertrag wurden die in 2005 festgestellten Mehrerträge durch Düngung über entsprechend höhere Korn-Rohproteingehalte im Jahr 2006 kompensiert, so dass in beiden Jahren gleiche N-Mengen geerntet wurden und eine gleich hohe Effizienz der N-Düngung (ANR) von ca. 45% festgestellt wurde (Abb. 2). Im normal feuchten Jahr 2005 wurden durch die Jauchedüngung auf allen Bodenarten gleich hohe Ertragszu-wächse nach der Vorfrucht Erbsen erreicht. Im trockenen Jahr 2006 dagegen fielen die Mehrerträge durch Düngung auf den leichteren Bodenar-ten (lS, S/L) deutlich geringer als auf Lehm aus (Abb. 3). Im zweiten Teilexperiment zeigten sich Ertragsvorteile des Weizens nach Kleegras gegenüber dem nach Körnererbsen (Abb. 4). Erst durch Jauchedüngung wurde nach Erbsen ein Ertrag erzielt, der dem des unge-düngten Weizens nach Kleegras entsprach. Nach beiden Vorfrüchten war es erst durch die Gabe von Rin-

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Abb. 2.: Einfluss des Versuchsjahres auf den Mehrertrag durch Jauchedüngung (A), den RP-Gehalt (B), den N-Ertrag (C) und die N-Ausnutzung (D) von Winterweizen nach der Vorfrucht Körnererbsen.

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Abb. 3.: Einfluss von Bodenart und Jahr auf den Mehrertrag von Winterweizen nach der Vorfrucht Körnererbsen.

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Abb. 4.: Einfluss von Vorfrucht und Düngung auf den Mehrertrag von Winterweizen im Mittel über die Jahre 2005 und 2006.

A B C D

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derjauche möglich, höhere Roh-proteingehalte zu erzielen und back-fähiges Getreide zu ernten. 2006 lag der durch Düngung erzielte Ertrags-zuwachs weit hinter dem Ertragszu-wachs 2005 (Abb. 5). Zusätzlich ist in der Tendenz abzusehen, dass der Ertragszuwachs 2006 nach Kleegras geringer war als nach Erbsen. In Kombination mit leicht höheren RP-Gehalten des gedüngten Weizens nach Erbsen führte dieses im trocke-neren Jahr 2006 zu einer im Ver-gleich zur Vorfrucht Kleegras besse-ren Ausnutzung der Düngergabe nach der schwächeren Vorfrucht Erbsen. Dieses deutet an, dass nach der Vorfrucht Kleegras nicht Stickstoff sondern Wasser der erst-limitierende Wachstumsfaktor war.

Schlussfolgerungen: Ertragsleistung und Qualität von Winterweizen zeigten sich in ihrer Ausprägung stark beeinflusst durch die Faktoren Bodenart, Jahreswitterung, Vorfrucht und N-Düngung. Die eingesetzte Rinderjauche führte zu einem hohen N-Ausnutzungsgrad von bis zu 45%. Dieser liegt weit über dem von Rindergülle (DREYMANN 2005) und ist auf den mineralischen Charakter von Jauche zurückzuführen. Im Durchschnitt der bisher 2 Versuchsjahre war der Effekt einer teilflächenspezifischen Düngung gering aber ins-besondere im extremen Anbaujahr 2006 gegeben. Unter den trockenen Verhältnissen des Versuchsjahres 2006 setzte die höher bonitierte Bodenart Lehm die eingesetzte Düngung besser in Ertrag um. Auf Standorten mit Gefährdung durch Frühsommertro-ckenheit erscheint eine bevorzugte Düngung von höher bonitierten Teilflächen sowohl aus ertraglicher Sicht als auch zur Vermeidung unnötig hoher Mengen nicht ausge-nutzen Stickstoffs angebracht. Im zweiten Teilexperiment zeigen sich deutliche Effekte der Wahl der Vorfrucht auf die Ertrags- und Qualitätsleistung von Weizen. Die eingesetzte Düngung wurde vom Weizen nach der - in Bezug auf die N-Nachlieferung - schwächeren Vorfrucht Erbsen geringfügig besser verwertet als von dem nach Kleegras und erscheint bei knapper Verfügbarkeit cleverer nach der schwächeren Vorfrucht aufgehoben. In Folge der am Versuchsstandort vorherrschenden geringen Bodenvariabilität (- nur knapp 5% der Flächen entsprechen der Bodenart Lehm -), stellt die mit hohen Kosten verbundene teilflächenspezifische Jauchedüngungsapplikation keinen Vorteil dar, da nur in Extremjahren nicht Stickstoff sondern Wasser ertragslimitierender Faktor ist.

Danksagung: Die Untersuchungen werden vom Betriebseigentümer Günther Fielmann finanziert.

Literatur: Dreymann S. (2005): N-Haushalt unterschiedlich bewirtschafteter Rotklee-Bestände und deren Bedeutung für die Folgefrucht Weizen im Ökologischen Landbau. Dissertation, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel.

Taube F., Loges R., Kelm M., Latacz-Lohmann U. (2005): Vergleich des ökologischen und kon-ventionellen Ackerbaus im Hinblick auf Leistungen und ökologische Effekte auf Hochertragsstand-orten Norddeutschlands. Berichte über Landwirtschaft 83:165-176.

0

5

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20

25

2005 2006

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VorfruchtKleegrasVorfruchtErbsen

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50

2005 2006

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%]

VorfruchtKleegrasVorfruchtErbsen

aa

b

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Abb. 5.: Einfluss von Düngung und Jahr auf den Mehrertrag und die Stickstoffausnutzung von Winterweizen.

Boden 65

Organische Substanz in ökologisch bewirtschafteten Böden, Quantität, Qualität und ihr Einfluss auf Getreideerträge

Organic matter in organic managed soils quantity, quality and the effect on cereal yields

H. Schmidt1, C. Schüler2 und R. G. Jörgensen3

Keywords: soil fertility, soil biology, crop farming, plant nutrition

Schlagwörter: Bodenfruchtbarkeit, Bodenbiologie, Pflanzenbau, Pflanzenernährung

Abstract: In an on-farm investigation a total of 39 fields of 9 organic managed farms (main crop winter cereals) were sampled in the years 2005 and 2006. Several soil variables were evaluated as well as crop yield, weather data and the field history. Results of statistical analyses (mean, range, standard deviation, correlation and multiple linear regression) are presented. Comparable to physical and chemical variables certain fields were also characterised by soil biological variables. Main factors of cereal N-yield were pre crop, crop rotation, soil type and soil organic matter content (SOM). Soil biological variables had only a low influence. Nitrogen availability was affected by physical and biological soil factors, the weather and management measures as straw fertilization and pre crop. Negative correlations between SOM and yield or N-availability were probably caused by the connection of SOM and environmental factors.

Einleitung und Zielsetzung: Im Rahmen des Projekts „Untersuchung ackerbaulicher Probleme langjährig ökolo-gisch wirtschaftender Betriebe“ (gefördert durch das Bundesprogramm Ökologischer Landbau) wird unter anderem die Problematik sinkender oder vergleichsweise gerin-ger Getreideerträge auf einzelnen Betrieben untersucht. Beobachtungen der betref-fenden Praktiker und einzelne Bodenuntersuchungsergebnisse weisen auf eine gerin-ge N-Nachlieferung aus der organischen Substanz im Boden (OS) als eine mögliche Ursache hin. Zur Analyse des Problems wurden in zwei Jahren gezielt ausgewählte Praxisflächen untersucht. Die Ziele der Untersuchung sind (i) die Beschreibung von Quantität und Qualität der OS auf Schlägen mit unterschiedlichem Ertragsniveau, (ii) Identifizierung und Gewichtung von OS beeinflussenden Faktoren und (iii) Ermittlung des Einflusses der OS auf den Getreideertrag. Als erster Schritt in der Analyse der Untersuchungsergebnisse und der evaluierten Praxiserfahrungen werden hier die erfassten Daten mit statistischen Verfahren auf Aussagefähigkeit und Zusammenhän-ge geprüft.

Methoden: In den Jahren 2005 und 2006 wurden auf neun Betrieben mit langjährig ökologischer Bewirtschaftung insgesamt 39 Flächen (Hauptfrucht Wintergetreide) untersucht (Tab. 1), je Betrieb möglichst Schläge mit Leguminosen- und mit Getreidevorfrucht. Die numerische Bewertung der Vorfrucht basiert auf Quantität und Qualität der Legumino-sen (z.B. Getreide<Erbsen<Kleegras). Im Zeitraum März/April erfolgte die Entnahme

1Stiftung Ökologie und Landbau, Modellprojekt Öko-Ackerbau, Himmelsburger Str. 95, 53474 Ahrweiler, Deutschland, schmidt@soel.de 2Fachgebiet Ökologischer Land- und Pflanzenbau, Universität Kassel, Nordbahnhofstr. 1a, 37213 Witzenhausen, Deutschland, schueler@wiz.uni-kassel.de 3Fachgebiet Bodenbiologie und Pflanzenernährung, Universität Kassel, Nordbahnhofstr. 1a, 37213 Witzenhausen, Deutschland, joerge@wiz.uni-kassel.de

66 Boden

von Bodenproben an drei Messpunkten je Schlag (15 m Abstand) aus der Schicht 0-20 cm (8 Einstiche auf 16 m²) und an zwei der Punkte aus den Schichten 0-30, 30-60 und 60-90 cm (3 Einstiche auf 16 m²). Die analysierten biologischen, chemischen und physikalischen Bodenparameter sind in Tabelle 1 aufgeführt. Der Getreideertrag wurde durch Beerntung von 4 x 1 m Drillreihe je Messpunkt ermittelt. Angaben der Betriebsleiter dienten zur Bewertung der Vorfrüchte und zur Berechnung von Humus- (VDLUFA 2004) und N-Bilanzwerten. Kurzfristige Witterungsdaten und langfristige Klimaangaben wurden von den nächstgelegenen Wetterstationen verwendet. Die statistische Auswertung erfolgte mit SPSS.

Tab. 1: Betriebsübersicht und ermittelte Parameter (in Klammern: Methode).Betriebsübersicht

Bundesland 3 x Niedersachsen; 1 x Hessen; 4 x Bayern; 1 x Baden-Württemberg Höhe ü. NN 3 x 0-100 m; 2 x 200-300 m; 4 x 500-700 m GV/ha 2 x 0 GV/ha; 2 x 0,2-0,3 GV/ha; 3 x 0,4-0,5 GV/ha; 2 x 0,7-1 GV/ha ∅∅∅∅ Ertragsniveau (in kg N/ha im Korn) 4 x 50-60 kg N/ha; 5 x 80-100 kg N/ha

Parameter

Boden 0-20 cm Corg, Nt, pH, P, K, Mg, Korngrößen (LUFA-Methodik) C und N in mikrobieller Biomasse: Cmik, Nmik (Fumigation/Extraktion) Basalatmung: CO2 (ISERMEYER 1952) Ergosterol: Erg (DJAJAKIRANA et al. 1996)

Boden 0-90 cm Wasser: H2O & Nitrat- & Ammonium-N: Nmin (LUFA-Methodik) Getreidekorn % N (C/N-Analysator); N x Ertrag= N im Korn je ha: GN Betrieb Fruchtfolge, Düngung: in Humus- und N-Bilanz berücksichtigt;

Vorfrucht klassifiziert: Getreide 1, Körnerleguminosen bzw. Getreide in weiter Reihe mit Untersaat 2, Kleegras o. Leguminosengründüngung (Hauptfrucht) 3

Ergebnisse und Diskussion: Wie die großen Unterschiede in Lage und System der Betriebe erwarten lassen, weisen sowohl die Standort- und Managementparameter als auch die quantitativen und qualitativen OS-Parameter eine große Spannweite auf (Tab. 2). Niedrige Werte beim Verhältnis von mittlerer Standardabweichungen (SA) je Schlag zur gesamten SA (SA%) lassen auf eine hohe Differenzierung zwischen den einzelnen Schlägen schlie-ßen. Parameter mit hohen SA%-Werten wie C/Nmik können wahrscheinlich hingegen nur wenig zur Charakterisierung einzelner Schläge beitragen. Zwei Schläge wurden aufgrund extremer Ausreißer durch hohe Tongehalte (50%) nicht mit ausgewertet.

Tab. 2: Mittelwerte, Minimum und Maximum ausgewählter Parameter sowie das Verhältnis von mittlerer Standardabweichungen je Schlag zur gesamten Standardabweichung (SA%).

OS-Parameter andere Parameter

Parameter Mittel Min. Max. SA% Parameter Mittel Min. Max. SA%

Corg [%] 1,75 084 3,79 13 Steine [%] 12,2 0,0 48,5 9 Nt [%] 0,18 0,10 0,39 13 Sand [%] 35,8 1,6 84,0 10

C/N 9,79 7,32 12,76 22 Schluff [%] 46,3 10,6 83,2 13

Cmik [µg/g] 264 76 693 24 Ton [%] 17,4 2,9 61,6 22 Nmik [µg/g] 45,2 11,3 114,5 20 pH 6,07 5,10 7,30 23

C/Nmik 5,94 3,47 8,87 50 P [mg/100g] 5,15 0,44 14,85 20

QCmik [% Corg] 1,51 0,69 2,85 36 K [mg/100g] 13,5 5,0 39,2 29 QNmik [% Nt] 2,48 1,03 5,01 34 Nmin [kg/ha] 69,2 24 138 36

Erg [µg/g] 0,80 0,11 3,89 24 H2O [%] 16,9 10,7 28 22

QErg [% Cmik] 0,31 0,09 0,99 42 Ertrag [dt TM/ha] 41,8 15,3 85,1 21 CO2 [µg/g/d] 19,0 3,4 60,4 20 GN [kg/ha] 73,1 20,13 153,3 20

GN-Nmin [kg/ha] 4,2 -56,2 102,1 28 qCO2

[mgCO2/gCmik/d]75,3 11,9 196,9 37

Boden 67

Viele Parameter der OS korrelieren positiv und relativ hoch mit dem Gehalt an Corg, so z.B. die Bodengehalte an Nt (r 0,94), Cmik (r 0,68), Nmik (r 0,66) und Erg (r 0,84). Andere Parameter, vor allem die Quotienten (z.B. C/N), weisen jedoch nur geringe direkte Zusammenhänge mit dem Gehalt an OS auf (Ergebnisse nicht dargestellt). Besonders diese Größen lassen einen, über die Quantität der OS hinaus gehenden, Informationswert zur Qualität der OS erwarten.

Bei der Korrelationsanalyse der OS-Menge (Corg) mit sechzehn möglichen Standort- und Managementfaktoren ergeben nur die Standortparameter (i) mittlere Jahrestem-peratur (r -0,84), (ii) Frosttage (Frost, r 0,81), (iii) durchschnittliche Sommernieder-schläge (Mai-September; r 0,76), und (iiii) Schluffgehalt (r= -0,58) signifikante Korrela-tionen mit einem Koeffizienten über 0,5. In der multiplen linearen Regression (schrittweise) können mit den Faktoren Jahrestemperatur, Sommerniederschläge und Schluffanteil 84% der Varianz von Corg erklärt werden. Auch die meisten anderen OS-Parameter werden vor allem durch Standortfaktoren beeinflusst. Die Quotienten C/N, QCmik, QNmik und QErg weisen jedoch auch hohe Korrelationskoeffizienten in Verbin-dung mit Managementfaktoren auf (z.B. Kleegrasanteil in der Fruchtfolge, Umfang der Strohdüngung, Humusbilanz der letzten 3 Jahre).

Zur Prüfung der Erträge der unterschiedli-chen Getreidearten und -sorten dient als Messgröße der N-Entzug mit dem Korn (GN). Die verschiedenen Bodenparameter wurden unter Berücksichtigung des Steinan-teils und der Bodendichte auf Volumenge-halte umgerechnet, um die auf dem Feld absolut vorhandenen Mengen abzubilden. Die Korrelationsanalyse von GN mit Bewirt-schaftungs-Parametern ergibt signifikante Koeffizienten für die Vorfrucht (r=0,58) und die N-Bilanz des Vorjahres (r=0,42), den Getreide- (r=-0,48) und den Kleegrasanteil (r=0,41) in der Fruchtfolge sowie die Stroh-düngung (3 Vorjahre, r=-0,48). Deutliche

Korrelationen mit OS-Parametern treten mit QErg (r=-0,39), Corg (r=-0,33), und C/N (r=-0,3) auf. Auch der Schluffanteil (r 0,37) und die nutzbare Feldkapazität (r 0,39) weisen hohe Koeffizienten auf. Die multiple lineare Regression (schrittweise) weist auf weitere Faktoren hin, die in einer einfa-chen Korrelationsanalyse überlagert sein können (Abb. 1), hier die N-Düngung und die Nmin-Tiefenverteilung (QNmin). Der negative Zusammenhang von GN und Corg

lässt darauf schließen, dass Corg in diesem Fall vor allem die unterschiedlichen Standorteinflüsse (Klima, Bodenphysik) widerspiegelt.

Die höchsten Korrelationskoeffizienten von Nmin-Werten mit physikalischen oder chemischen Standort- und Management-parametern ergeben die Pflugtiefe (r 0,57), der Tonanteil (r–0,52), der Sandanteil (r 0,35) und der Bewuchs über Winter

QNmin* 13%

Vorfrucht 26%N-Dung** 10%

Erg 9%

Ungeklärt 42%

+ +

-

-

* Nmin0-60/Nmin60-90; ** ∅ N-Düngung in 10 Jahren

Abb. 1.: Erklärungsanteile einzelner Faktoren bei der multiplen linearen Regression mit Korn-N/ha (GN).

Erg 21%

C/N 12%

Stroh3* 11%

KG** 13%

H2O30*** 11%

Schluff 8%

Ungeklärt 24%

+

+

+

-

-

*Strohdüng. 3 Vorjahre; **% Kleegras i.d. Fruchtfolge***Wassergehalt in 0-30 cm zur Nmin-Beprobung

Abb. 2.: Erklärungsanteile einzelner Faktoren bei der multiplen linearen Reg-ression mit Nmin (0-90 cm) im Frühjahr.

68 Boden

(Monate ohne Bewuchs, r=-0,34), bekanntermaßen ein wichtiger Faktor der Nitratver-lagerung und damit der Nmin-Menge im Frühjahr. Hohe Korrelationskoeffizienten mit Nmin ergeben auch die bodenbiologischen Messgrößen QNmik (r=-0,50), qCO2

(r=─0,46) und C/Nmik (r =0,42). Die multiple lineare Regression (schrittweise, Abb. 2) weist sowohl auf OS-Parameter (Erg & C/N) als auch auf die Bewirtschaftung (% Kleegras in der Fruchtfolge & Strohdüngung) und auf physikalische Bodeneigen-schaften (Schluffanteil, Wasserhaltefähigkeit) als relevante Faktoren hin. Wasser-haushalt und Bodenart spielen erfahrungsgemäß sowohl bei der N-Mineralisation als auch bei der Nitratverlagerung eine große Rolle. Als ein Anhaltspunkt für die N-Mineralisation in der Vegetationsperiode dient die Differenz von Korn-N-Menge und Nmin im Frühjahr (GN-Nmin). Die höchsten Korrelations-koeffizienten werden bei den Parametern Sand (r= 0,48), Ton (r 0,55), Schluff (r= 0,5), pH (r= 0,49), Strohdüngung (r=-0,59), Ge-treide-anteil (r=-0,45) und C/N (r=-0,45) ermittelt. Die multiple lineare Regression (schrittweise) weist zusätzlich auf Zusam-menhänge mit der Niederschlagshöhe und der Basalatmung (CO2) hin (Abb. 3). Witte-rung, Bodenart und Vorfrucht sind bekannte Faktoren der N-Mineralisation. Inwieweit, in dem sich ab-zeichnenden Zusammenhang zwischen Strohdüngung, OS-Qualität und N-Mineralisation, die Strohdüngung nur den eng mit ihr verbundenen Getreideanteil in der Fruchtfolge widerspiegelt wird weiter geprüft.

Schlussfolgerungen: Die bisher durchgeführte Auswertung des umfangreichen Datenmaterials lässt folgen-de Schlussfolgerungen zu: (1) bodenbiologische Parameter können, wie physi-kalische und chemisch Bodeneigenschaften, in der Praxis für einzelne Schläge cha-rakteristische Werte aufweisen; (2) trotz großer Auswirkungen der stark variieren-den Standortbedingungen sind Managementeinflüsse auf Ertrag und N-Versorgung nach-weisbar; (3) die Auswirkungen der Qualität organischer Bodensubstanz zeigt sich vor allem im Zusammenhang von Quotienten bodenbiologischer Kenngrößen und der N-Versorgung; (4) die Strohdüngung und/oder der Getreideanteil in der Fruchtfolge scheinen die N-Mineralisationseigenschaften des Boden deutlich zu beeinflussen; (5) ein Grund für die z. T. auftretenden negativen Korrelationen von Humusgehalt (Corg) und Ertrag bzw. N-Versorgung ist wahrscheinlich auf den Zusammenhang von Corg

und Standortfaktoren zurückzuführen, da für das Wachstum ungünstige Bedingungen (niedrige Temperaturen, Trockenheit, Nässe, Bodenverdichtungen) durch den resul-tierenden niedrigen mikrobiellen Umsatz zu hohen Corg-Gehalten führen können, günstige Auswirkungen hoher Humusgehalte werden so überdeckt.

Literatur: Djajakirana G., Joergensen R. G., Meyer B. (1996): Ergosterol and microbial biomass relationship in soil. Biol Fert Soils(22): 299-304.

Isermeyer H. (1952): Eine einfache Methode zur Bestimmung der Bodenatmung und der Carbona-te im Boden. Z Pflanz Bodenkunde(56): 25-38.

VDLUFA (2004): VDLUFA Standpunkt Humusbilanzierung - Methode zur Beurteilung und Bemes-sung der Humusversorgung von Ackerland. VDLUFA Selbstverlag, Bonn.

CO2 15%

Vorfrucht 8%Stroh3** 11%

ND1-4* 13%

ND5-7* 7%

Schluff 17%

Ungeklärt 29%

-+

+

-

- +

* ND1-4 , ND5-7: Nieders. Jan.-Apr. , Mai-Juli **Strohdüng. 3 Vorjahre

Abb. 3.: Erklärungsanteile einzelner Faktoren bei der multiplen linearen Regression mit der Differenz GN-Nmin.

Boden 69

Kann man mit Nahinfrarot-Spektroskopie die Bodenfruchtbarkeit bestimmen?

Is near-infrared spectroscopy capable to determine soil fertility?

T. Terhoeven-Urselmans1, F. Ilein1, H. Schmidt2 und B. Ludwig1

Keywords: soil fertility, plant nutrition and soil biology

Schlagwörter: Bodenfruchtbarkeit, Pflanzenernährung und Bodenbiologie

Abstract: Near-infrared reflectance spectroscopy is known for its inexpensiveness, rapidity and accuracy and may become a useful tool for the assessment of soil fertility. The objec-tives of this study were (i) to evaluate the ability of near-infrared reflectance spectros-copy (NIRS) to predict several soil chemical and biological characteristics of organi-cally managed arable land and (ii) to test if different sample pre-treatments yield comparable results. Spectra of the VIS-NIR region (400-2500 nm) from 56 either fresh or pre-treated (quick-freezing, freeze-drying and grinding) soil samples were recorded. A modified partial least square regression method and cross-validation were used to develop an equation over the whole spectrum (1st to 3rd derivation). Soil chemical and biological characteristics and ratios of them were predicted. The soil chemical charac-teristics pH (CaCl2) and contents of Corg, Nt and extractable P (Olsen), K (CAL) and Mg (CaCl2) were generally predicted well, except for the K content, which was predicted satisfactorily. The predictions were better for pre-treated samples than for fresh ones. The RSC (the ratio of standard deviation of laboratory results to standard error of cross-validation) ranged between 2.5 (pH) and 4.1 (Mg) and the correlation coefficient r between 0.91 (Mg) and 0.97 (Nt), respectively. NIRS-predictions of biological charac-teristics were for fresh samples slightly better than for pre-treated. Exceptions were content of ergosterol and the ratio of ergosterol content to Cmic. Respiration rate and contents of Cmic, Nmic and Pmic were predicted well. The RSC was between 2.5 (Pmic) and 4.6 (ergosterol) and r between 0.89 (respiration rate) and 0.93 (Cmic). Ratios of Cmic/Nmic and ergosterol/Cmic and the metabolic quotient were predicted satisfactorily. Nitrogen mineralization rate could not be predicted satisfactorily. The good and satis-factory results for soil chemical and biological characteristics indicate that there is marked potential of NIRS for soil fertility assessment. Quick-freezing and subsequent freeze-drying of samples is a promising method to maintain stability of biological sample characteristics.

Einleitung und Zielsetzung: Eine hohe Bodenfruchtbarkeit zur Erhaltung der Ertragsfähigkeit ist in der ökologi-schen Landwirtschaft grundlegende Voraussetzung. Die Bestimmung der Boden-fruchtbarkeit, zu der meist eine Vielzahl bodenchemischer und -biologischer Messgrö-ßen herangezogen wird, ist zeit- und kostenaufwendig und die bodenbiologischen Messergebnisse unterliegen oft aufgrund des Lagerungseinflusses vor der Analyse Schwankungen. Nahinfrarot-Spektroskopie ist aufgrund seiner Schnelligkeit, Genauig-keit, Zuverlässigkeit und geringen Kosten in der Untersuchung von Agrarprodukten seit Jahrzehnten eine Standardmethode (NORRIS et al. 1976). Es wurde auch ge-zeigt, dass der Einsatz von NIRS in der Bodenkunde erfolgreich war, um die Gehalte an organischem Kohlenstoff (Corg) und Gesamtstickstoff (Nt) und den pH-Wert zu

1Fachgebiet Umweltchemie, Universität Kassel, Nordbahnhofstr. 1a, 37213 Witzenhausen, Deutschland, ttu@uni-kassel.de 2Stiftung Ökologie und Landbau, Himmelsburger Str. 95, 53474 Ahrweiler, Deutschland

70 Boden

bestimmen (MORON & COZZOLINO 2002). Die Vorhersage des mikrobiellen Bio-masse-C und der Stickstoffmineralisationsrate in Böden und Streu war bisher nicht zufrieden stellend (TERHOEVEN-URSELMANS et al. 2006). Als Hauptgrund wurde die Trocknung der Proben vermutet. Eine Unterteilung der mikrobiellen Biomasse in Bakterien und Pilze wurde mittels NIRS bisher für Wald-Humusauflagen (PIETIKAI-NEN & FRITZE 1995) aber noch nicht für Ackerböden gezeigt. In dieser Arbeit soll untersucht werden, ob (i) bodenchemische und –biologische Messgrößen von ökolo-gisch bewirtschafteten Ackerflächen mit NIRS vorhergesagt werden können und (ii) ob verschiedene Probenvorbereitungsarten zu vergleichbaren Ergebnissen führen.

Methoden: Probenherkunft sowie bodenbiologische und chemische Analysen: Im März 2005 sind bundesweit insgesamt 56 Bodenproben von neun biologisch wirt-schaftenden landwirtschaftlichen Betrieben genommen worden. Die Beprobungstiefe war 0-20 cm. Es wurden die bodenchemischen Messgrößen pH-Wert, Magnesiumge-halt (beide CaCl2) und Gehalte an Kalium (CAL), Phosphor (Olsen), Nt und Corg (C/N-Analyser) nach Siebung auf zwei mm bestimmt. Als bodenbiologische Messgrößen wurden die Gehalte an mikrobiellem Kohlenstoff (Cmik), Stickstoff (Nmik) und Phosphor (Pmik) (Chloroform-Fumigation-Extraktion), Ergosterol (Ethanolextraktion und Messung an HPLC) und die Raten der Respiration (Inkubation für drei Tage bei 25 °C, Titration nach Isermeyer) und N-Mineralisation (Inkubation für 0,14 und 28 Tage bei 25 °C, CaCl2-Extraktion, kolometrische Nitratbestimmung) bestimmt. Die Bodenproben und die Analyseergebnisse wurden im Rahmen des Forschungsprojekts Untersuchung ackerbaulicher Probleme langjährig ökologisch wirtschaftender Betriebe (gefördert durch das Bundesprogramm Ökologischer Landbau) ermittelt und von der Stiftung Ökologie und Landbau zur Verfügung gestellt.

NIRS-Messungen: Die Nahinfrarot-Reflexionsspektroskopie-Messungen sind mit einem Foss-NIRSystem Spektrometer (Silver Spring, USA) an den frischen (A) und an den mit flüssigem Stickstoff schockgefrorenen, gefriergetrockneten und abschließend vermahlenen (B) Proben durchgeführt worden. Die Spektren wurden im sichtbaren und nahinfrarot-Bereich (VIS-NIR 400-2500 nm) aufgenommen. In der der Kreuzvalidierung wurde mit der „modifizierten-partiellen-kleinste-Quadrate“-Methode (SHENK & WESTERHAUS 1991) und der Streulichtkorrektur „SNV and detrend“ eine Gleichung erstellt. Dabei sind die erste bis dritte Ableitung, verschiedene Schrittweiten der Ableitung und ver-schiedene Spektrenglättungen mit dem Ziel, das beste mathematische Modell zu erhalten, berechnet worden. Als Ausreißer sind Proben definiert worden, deren Diffe-renz zwischen Referenz- und Vorhersagewert größer als das 2,5fache des Standard-fehlers der Kreuzvalidierung (SECV) war. Der Anteil der Ausreißer lag zwischen null und max. neun Prozent (Gehalte an Cmik (A) und Ergosterol (B)). Gute Vorhersagen der Kreuzvalidierung hatten einen RSC > 2 (Verhältnis von Standardabweichung der Referenzwerte zu SECV), einen Korrelationskoeffizient r von r ≥ 0,9 und einen Reg-ressionskoeffizienten a von 0,9 ≤ a ≤ 1,1. Befriedigende Vorhersagen lagen in den Bereichen 1,4 ≤ RSC ≤ 2,0, r ≥ 0,8 und 0,8 ≤ a ≤ 1,2. Unbefriedigende Ergebnisse lagen vor, wenn der RSC < 1,4 bzw. r < 0,8 war.

Ergebnisse und Diskussion: Die Proben deckten gleichmäßig einen weiten Wertebereich ab (Abb. 1) und stellen somit eine aussagekräftige Datenbasis dar. Die bodenchemischen Eigenschaften wurden mit den vorbehandelten Böden (B) besser als mit frischen Böden (A) durch NIRS vorhergesagt (Tab. 1).

Boden 71

Tab. 1: Kreuzvalidierungsstatistik der chemischen und bodenbiologischen Bodeneigenschaften (n=56). Es ist nur die optimale Probevorbehandlung bei der NIRS-Messung (A = frisch; B = vorbe-handelt - schockgefroren, gefriergetrocknet und gemahlen) dargestellt. Die beste mathematische Behandlung der Kreuzvalidierung, der RSC (Verhältnis von Standardabweichung der Referenz-werte zum Standardfehler der Kreuzvalidierung) und der Korrelationskoeffizient (r) und Regressi-onskoeffizient (a) einer linearen Regression (gemessen gegen vorhergesagte Werte) sind darge-stellt.

Konstituent [Ein-heit]

Behandlung Math. Behandlung1

RSC r a

Corg [% (TM)] B 2,10,1 3.38 0.96 0.96 Nt [% (TM)] B 3,10,5 2,92 0,97 0,99

Corg/Nt B 3,20,1 3,65 0,97 0,99 pH (CaCl2) B 2,5,5 2,5 0,92 1,04

P (Olsen) [µg g-1

Boden] B 2,5,5 3,20 0,97 1,02

K (CAL) [mg K2O 100 g-1

Boden]

B 1,1,1 1,82 0,95 1,01

Chemische Eigenschaften

Mg (CaCl2) [mg MgO 100 g-1

Boden]

B 3,10,5 4,08 0,91 0,91

Cmik [µg g-1 Boden] A 2,5,5 3,57 0,93 0,92 Nmik [µg g-1 Boden] A 3,20,10 3,34 0,93 0,90

Cmik/Nmik A 3,1,1 1,43 0,84 0,89 Pmik [µg g-1 Boden] A 1,15,1 2,50 0,91 1,02 Ergosterol [µg g-1

Boden] B 2,15,1 4,58 0,90 0,99

Ergosterol/Cmik [%] B 2,10,1 2,02 0,83 0,96 Respirationsrate [µg CO2-C d-1 g-1

Boden]

A 1,10,1 3,62 0,89 0,77

Metabolischer Quotient

[mg CO2-C d-1 g-1

Cmik]

A 3,20,5 1,67 0,78 1,01

Biologische Eigenschaften

N-Mineralisationsrate [µg NO3–N d-1 g-1

Boden]

A 3,1,1 1,14 0,76 1,00

1 die drei Zahlen geben die Höhe der Ableitungsfunktion, die Schrittweite der Ableitung und die Schrittweite der Glättung in Datenpunkten an.

Der pH-Wert, das Corg/Nt-Verhältnis und die Gehalte von Corg, Nt, P und Mg wurden gut vorhergesagt, wogegen der Gehalt an Kalium befriedigend vorhergesagt wurde (Tab. 1). Der RSC lag bei den guten Vorhersagen zwischen 2,5 (pH) und 4,1 (Mg) und r zwischen 0,91 (Mg) und 0,97 (P). Damit konnten deutlich bessere Ergebnisse für P gezeigt werden als durch VAN GROENINGEN et al. (2003): für kalifornische Reisböden fanden sie einen Zusammenhang von r = 0,84. Die bodenbiologischen Eigenschaften konnten, mit Ausnahme des Ergosterolgehaltes und des Ergoste-rol/Cmik-Verhältnisses, besser für frische Proben (A) bestimmt werden (Tab. 1), wobei der Nmik-Gehalt und die Raten der Respiration und N- Mineralisation auch gleich gut von vorbehandelten Proben vorhergesagt werden konnten (Daten nicht gezeigt).

72 Boden

Gute Vorhersagen konnten für die Gehalte an Cmik, Nmik, Pmik, Ergosterol und die Res-pirationsrate durch NIRS gemacht werden (Tab. 1, Abb. 1). Die RSC-Werte waren mit bis zu 4,6 für den Ergosterolgehalt sehr hoch. Darüber hinaus war der SECV mit 0,14 µg Ergosterol g-1 Boden (Daten nicht gezeigt) sehr niedrig, was eine sehr gute Vorher-sagegenauigkeit bedeutet. LUDWIG et al. (2002) konnten für australische Waldböden Cmik und kumulierte Respiration befriedigende und für Nmik nur unbefriedigende Vor-hersagen treffen. Diese schlechteren Ergebnisse können in der Trocknung (Luft-trocknung) der Proben vor der NIRS-Messung begründet sein. Die Verhältnisse von Cmik/Nmik und Ergosterol/Cmik und der metabolische Quotient konnten befriedigend vor-hergesagt werden, wogegen die N-Mineralisationsrate nicht befriedigend vorhergesagt werden konnte, da der RSC bei 1,1 lag.

Schlussfolgerungen: NIRS hat gezeigt, eine große Bandbreite an bodenchemischen und –biologischen Ei-genschaften vorhersagen zu können. Somit hat NIRS das Potential, für ökologisch wirtschaftende Betriebe eine erste Einschätzung der Bodenfruchtbarkeit zu treffen. Auch an vorbehandelten Proben (schockgefroren, gefriergetrocknet und gemahlen) können gute Vorhersagen getroffen werden. Somit könnten auch von großen Pro-benkollektiven bodenbiologische Messgrößen sicher bestimmt werden, ohne dass La-borkapazitätsgrenzen überschritten werden.

Literatur: Ludwig B., Khanna P., Bauhus J., Hopmans P. (2002): Near infrared spectroscopy of forest soils to determine chemical and biological properties related to soil sustainability. Forest Ecol Manag 171: 121-132.

Moron A., Cozzolino D. (2002): Application of near infrared reflectance spectroscopy for the analysis of organic C, total N and pH in soils of Uruguay. J Near Infrared Spec 10: 215-221.

Norris K. H., Barnes R. F., Moore J. E., Shenk J. S. (1976): Predicting forage quality by infrared reflectance spectroscopy. J Anim Sci 43: 889-897.

Pietikainen J., Fritze H. (1995): Clear-cutting and prescribed burning in coniferous forest: compa-rison of effects on soil fungal and total microbial biomass, respiration activity and nitrification. Soil Biol Biochem 27: 101-109.

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Van Groeningen J. W., Mutters C. S., Horwarth W. R., van Kessel C. (2003): NIR and DRIFT-MIR spectrometry of soils for predicting soil and crop parameters in a flooded field. Plant Soil 250: 155-165.

Abb. 1.: Gemessene gegen vorhergesagte Werte der bodenchemischen und –biologischen Eigenschaften ausgesuchter Konstituenten für A (frisch) und B (vorbehandelt - schockgefroren, gefriergetrocknet und gemahlen). Die Linien zeigen 1:1-Werte.

0

1.5

3

0 1.5 3

B

Corg (%)

0

0.2

0.4

0 0.2 0.4

Nt (%)

B

8

11

14

8 11 14

Corg/Nt

B

5

6

7

5 6 7

pH (CaCl2)

B

0

50

100

0 50 100

P (Olsen)

(µg g-1 Boden)

B

0

350

700

0 350 700

Cmik

(µg g-1 Boden)

A

0

70

140

0 70 140

Nmik

(µg g-1 Boden)

A

0

30

60

0 30 60

Pmik

(µg g-1 Boden)

A

0

2

4

0 2 4

Ergosterol

(µg g-1 Boden)

B

0

35

70

0 35 70

Respirationsrate

(µg CO2-C d-1 g-1

Boden)

A

Vorhergesagt

Gem

esse

n

Boden 73

Ökologische Sanitärlösungen in Afrika: Beitrag zu nachhaltiger Abfallentsor-gung und erhöhter Bodenfruchtbarkeit

Ecological sanitation in Africa: Contribution to sustainable waste disposal and improved nutrient management

J. Germer1, J. Grenz1 und J. Sauerborn1

Keywords: soil fertility, nature protection and environmental compatibility, Ghana

Schlagwörter: Bodenfruchtbarkeit, Naturschutz und Umweltverträglichkeit, Ghana

Abstract: While plant nutrient deficiencies are a major constraint to increasing crop yields in many rural parts of Sub-Saharan Africa, excess nutrients in organic wastes and wastewater cause environmental and hygienic problems in urban areas. We report on an ongoing research aimed at implementing principles of ecological sanitation on a university campus near Accra, Ghana. Alternative sanitation including dry urinals and separating toilets was installed in buildings. Pure urine, urine-water mix, greywater from baths and kitchens and faeces are treated and stored separately. Except for faeces, all materials are used to fertilise annual (urine) and perennial (urine-water, greywater) crops. Urine application significantly boosted maize and sorghum growth. Pathogens present in urine and urine water mix, e.g. Escherichia coli, could be largely deactivated by six weeks of storage. A survey revealed no fundamental objections of farmers against the use of sanitary products. Scenario calculations suggest that recy-cling organic wastes and urine may contribute to alleviating nutrient deficiencies, particularly with regard to P and in densely settled areas. Future research should aim at developing hygienically safe, resource-efficient ways of urine application.

Einleitung:In vielen Regionen Afrikas südlich der Sahara (SSA) stehen Pflanzennährstoffmangel und Degradation der Ackerflächen Nährstoffüberschüsse und Entsorgungsprobleme in Ballungsgebieten gegenüber. Niedrige Gehalte der Böden an Nährstoffen und organi-scher Substanz gelten als wichtige biophysikalische Ursache geringer Erträge (SAN-CHEZ et al., 1997). Trotz absoluter Zuwächse nahm die Agrarproduktion in SSA von 1999-2001 bis 2005 um 4,1% pro Kopf ab (FAO, 2006). Strategien zur Erhöhung der Produktivität durch Mineraldüngung hatten vor allem aufgrund mangelnder Infrastruk-tur und hoher Düngerpreise wenig Erfolg. Auf Ackerflächen in SSA werden durch-schnittlich 5 kg N, 3 kg P und 2 kg K ha-1 a-1 als Mineraldünger ausgebracht, weltweit sind es 60, 24 bzw. 17 kg ha-1 a-1. Durch das Bevölkerungswachstum in SSA um 2,4% a-1 (PRB, 2005) nehmen sowohl die Nachfrage nach Agrarprodukten als auch die zu entsorgende Menge organischer Abfälle zu. Vielerorts fehlen die Mittel für Bau, Be-trieb und Instandhaltung von Entsorgungsinfrastruktur, woraus Umweltbelastung und hygienische Probleme resultieren. Ökologische Kreislaufwirtschaft (Ecological Sanita-tion, EcoSan) trägt zur Lösung beider Problemkomplexe bei. Das Konzept basiert auf Trennung von Stoffströmen unterschiedlichen Nährstoffgehalts und verschiedener Keimbelastung durch alternative Sanitärtechnologie, sowie Rückführung von Nährstof-fen und Wasser auf landwirtschaftliche Flächen (GERMER & SAUERBORN, 2006). Die Elemente der EcoSan-Strategie werden an einem in Ghana laufenden Projekt erläutert, erste Ergebnisse aus Feldversuchen mit Urin- und Grauwasserdüngung

1Institut für Pflanzenbau und Agrarökologie in den Tropen und Subtropen (380b), Universität Hohenheim, 70593 Stuttgart, Deutschland, jgermer@uni-hohenheim.de

74 Boden

vorgestellt und das Potential zur Bereitstellung von Nährstoffen durch Sanitärprodukte in SSA abgeschätzt.

Methoden: Unweit von Accra (Ghana) befindet sich der Campus der Valley-View-Universität mit derzeit 1.000, zukünftig 5.000 Studenten. Auf dem 120 ha großen Gelände wird seit 2003 in Zusammenarbeit mit den Universitäten Hohenheim und Weimar sowie deutschen Unternehmen ein EcoSan-Modellprojekt etabliert (http://www.uni-hohenheim.de/respta/vvu.php). In Fakultätsgebäuden, Cafeteria und Wohnheimen werden Urin, Fäkalien und Bad- und Küchenabwässer (Grauwasser) durch Trenntoi-letten, Trockenurinale und separate Leitungen getrennt aufgefangen. Reiner Urin aus den Trockenurinalen wird zur Düngung von Getreide eingesetzt, Urinwassergemisch aus den Trenntoiletten zur Düngung und Bewässerung der Dauerkulturen Mango (Mangifera indica), Cashew (Anacardium occidentale) und Avocado (Persea america-na). Papaya (Carica papaya), Banane und Kochbanane (Musa x paradisiaca), sowie Maniok (Manihot esculenta) werden mit Grauwasser behandelt. Die Nährstoffeffizienz von Urin wird in einem Feldversuch (randomisiertes Blockdesign, 5 Wiederholungen, 52,6 m² Parzellengröße) im Vergleich mit einer ungedüngten Kontrolle, Mineraldünger, Rinderdung bzw. Kompost, und Hühnermist untersucht. Die Nährstoffzufuhr entspricht 100 kg N, 44 kg P und 83 kg K ha-1 pro Saison. Der Nährstoffgehalt von Urin und Betriebsdüngern wird durch Zugabe von TSP, KCl und Harnstoff angepasst, um in jeder Behandlung das gleiche Nährstoffangebot bereitzustellen. Mineraldünger wird mit und ohne Bewässerung appliziert, um wachstumsfördernde Effekte des im Urin enthaltenen Wassers auszugleichen. In den Jahren 2004 und 2005 wurde Mais ange-baut. Da in beiden Jahren Dürreschäden auftraten, wurde 2006 auf Sorghum (mit 50% reduzierter Nährstoffzufuhr) umgestellt. Die Akzeptanz der Sanitärprodukte bei allen Beteiligten wurde ermittelt und Belastungen mit pathogenen Keimen untersucht. Zudem wurde das Nährstoffpotential von Urin und kompostierbaren Abfällen in SSA auf Basis von Produktionsstatistiken errechnet und mit den jährlichen Entzügen durch den Pflanzenbau verglichen.

Ergebnisse und Diskussion: 2004 zeigten sich deutliche Wirkungen der Urindüngung auf das vegetative Wachstum von Mais, der aufgrund von Trockenstreß jedoch nicht zur Erntereife gelangte. Auch 2005 lag der saisonale Niederschlag mit 250mm unter dem langjährigen Mittel, aber in den drei Monaten vor Aussaat fielen 195mm, viermal soviel wie im Vorjahr. Die Korn-erträge betrugen maximal 1,5 t ha-1. Es war ein signifikanter Unterschied zwischen Urin und Betriebsdünger und der Kontrollvariante vorhanden (Abb. 1). Der Nieder-schlag in der Saison 2006 betrug 440 mm. Die Erträge aller Varianten, außer minera-lischer Mischdüngung ohne Wasser, lagen weit über der Kontrolle (Abb.2). Der Sorg-hum-Kornertrag der Urinvariante, 1,9 t ha-1, entsprach 190% des nationalen Durchschnitts der Jahre 2000 bis 2005 (FAO, 2006). Über die Entwicklung der Dauer-kulturen lässt sich noch kein abschließendes Urteil fällen. Die Bewässerung mit Grauwasser ermöglichte jedoch die erfolgreiche Etablierung auch von Kulturen mit hohem Wasserbedarf, z.B. Banane, Papaya und Avocado. Im begleitenden Hygieneprogramm wurden Escherichia coli, Salmonella, Enterococci und Clostridium perfringens in allen untersuchten Flüssigkeiten nachgewiesen. Die persönliche Hygiene der mit Transport und Ausbringung betrauten Arbeiter unterliegt daher strengen Regeln.

Boden 75

Die Pathogenübertra-gung wird durch zeitli-che, räumliche und Temperaturbarrieren verhindert. Zwischen Ausbringung von Urin oder Grauwasser und der Ernte muss mindes-tens ein Monat verge-hen. Es darf kein Kon-takt zwischen Flüssigkei-ten und Erntegut statt-finden; gedüngt werden nur Feldfrüchte, die vor Verzehr gegart werden. In Urin und Urinwasser-gemisch enthaltene E. coli und Salmonellen wurden durch Lagerung fast umgehend abgetö-tet, Enterokokken innert 2 und Clostridien innert 6 Wochen um 90% reduziert. Dafür ist vor allem das sich aufgrund Ureaseaktivität einstellende alkalische Milieu verant-wortlich. Derzeit wird ermittelt, ob und ab wann die Hygienisierung durch Lagerung für eine Gemüsedüngung ausreichend ist. Der Überlauf der universitätseigenen Biogas-anlage und Fäkalschlammkompost wiesen starke Keimbelastungen auf und werden daher nicht für die landwirtschaftliche Nahrungsmittelproduktion genutzt. Alle Beteiligten nehmen Aufgaben wie die Urinausbringung bereitwillig wahr. Eine

Meinungsumfrage in den umliegenden Dörfern zeigte keine grundsätzli-che Abneigung aus religiösen, kulturellen oder sozialen Gründen. In Zukunft wird die Uni-versität mehr Urin pro-duzieren, als auf dem Campus verwertet wer-den kann. Um über-schüssigen Urin nutz-bringend einzusetzen, ist geplant, Felder der angrenzenden Gemein-den zu düngen, wofür diese Nahrungsmittel an die Cafeteria der Univer-sität liefern. Fast 75% der befragten Farmer standen dem Tausch-programm positiv ge-genüber.

Korn

ert

rag in

kg h

a-1

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Kontro

lle

Miner

aldü

nger

+ W

asse

r

Miner

aldü

nger

Urin

Rinde

rdun

g

Hühne

rmist

A A** A* A*

Abb. 1: Kornertrag von Mais (2005) in Abhängigkeit von der Nährstoffquelle. ‘A’ zeigt signifikante Unterschiede zur Kontrolle auf, wobei * p<0.05 and ** p<0.01 bedeutet.

Ko

rne

rtra

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kg

ha

-1

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

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+ Was

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Min

eraldü

nger

Urin

Kompo

st

Hühne

rmist

A A** A** A**A*B*B B*

Abb. 2: Kornertrag von Sorghum (2006) in Abhängigkeit von der Nährstoffquelle. ‘A’ zeigt signifikante Unterschiede zur Kontrolle auf, wobei * p<0.05 and ** p<0.01 bedeutet. ‘B’ zeigt entspre-chend die Unterschiede zur Urinbehandlung auf.

76 Boden

Die durchschnittliche pro-Kopf-Nährstoffaufnahme in SSA beträgt 2-3 kg N, 0,3-0,5kg P und 1-2 kg P a-1 (FAO, 2006). Rund 80-90% (N, K) bzw. 50-80% (P) davon werden mit jährlich rund 500l Urin ausgeschieden (Maurer et al., 2003). Berechnungen für Kenia (33,8 Mio. Einwohner; PRB, 2005) lassen einen Urinausstoß von 16,9 Mio. t a-1, entsprechend 6,9 kg N, 0,5 kg P und 2,1 kg K ha-1 Ackerfläche, erwarten. Werden pro Kopf und Tag 300g organische Abfälle produziert, so entspricht dies weiteren 5,6 kg N, 2,4 kg P und 6,4 kg K ha-1 a-1. Dem EcoSan-Potential von 12,5 kg N, 2,9 kg P und 8,5 kg K (ohne Fäzes) stehen in Kenia Austräge von rund 91 kg N, 19 kg P und 100 kg K ha-1 a-1 gegenüber (Grenz & Sauerborn, in Druck). Auf nationaler Ebene wäre der Beitrag von EcoSan zur Verbesserung der pflanzlichen Nährstoffver-sorgung moderat. In Ballungsräumen ist das Potential jedoch größer. Die Rückführung organischer Reststoffe ist für die langfristige Sicherung der Versorgung mit dem nicht erneuerbaren Nährstoff P essentiell. Am wichtigsten ist der Beitrag von EcoSan zur Abfallentsorgung einzuschätzen.

Schlussfolgerungen: Ökologische Kreislaufwirtschaft trägt zur Verminderung von Nährstoffmangel in der Landwirtschaft und von Entsorgungsproblemen bei. Genauere Kenntnisse zur Um-setzbarkeit von EcoSan in den Tropen, insbesondere zu hygienischen Aspekten, sind erforderlich. Dabei sollte besonders in Dauerkulturen der Einsatz von Sanitärproduk-ten unter Maßgabe der IFOAM Basic Standards (2005) gefördert werden, da der EcoSan-Ansatz in seiner kreislaufwirtschaftlichen Ausrichtung den Prinzipien der organischen Landwirtschaft nahesteht.

Danksagung:Das Projekt „Ökologische Kreislaufwirtschaft an der Valley-View-Universität“ wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert (Fkz. 02 WD 0476).

Literatur:FAO (2006): Statistical Database, FAOSTAT. faostat.fao.org (Abruf 8.07.2006).

Germer J., Sauerborn J. (in Druck): Nährstoff- und Wasserrecycling zur Erhöhung der landwirt-schaftlichen Produktion - Das Beispiel der Valley-View-Universität in Accra, Ghana. Deutscher Tropentag 2006, Bonn.

Grenz J., Sauerborn J. (in Druck): The potential of organic agriculture to contribute to sustainable crop production in Sub-Saharan Africa. Journal of Agriculture and Rural Development in the Tropics and Subtropics.

IFOAM (2005): IFOAM norms for organic production and processing, version 2005. Bonn, Ger-many.

Maurer M., Schwegler P., Larsen T. A. (2003): Nutrients in urine: energetic aspects of removal and recovery. Water Science and Technology 48: 37-46.

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Boden 77

P, K, Mg, S und N-Versorgung von Mischfruchtanbausystemen mit Ölpflanzen im ökologischen Landbau

P, K, Mg, S and N-supply of organic mixed cropping systems with oil crops

H. M. Paulsen1 und M. Schochow1

Keywords: production systems, plant nutrition, nutrient uptake

Schlagwörter: Betriebssysteme, Pflanzenernährung, Nährstoffaufnahme

Abstract: Oil crops can be integrated in organic crop rotations in mixed cropping with other crops. The cropping system achieves only low oilseed yields but increases productivity per area in total yield. In theory soil nutrients in mixed cropping systems can be used more efficiently due to different root architecture and growing times of the plants. But even the nutrient demand should increase with higher productivity. In the study nutri-ent content and uptake of seeds and straw of mixtures of winter rape with winter-barley, peas, or rye, of spring peas with spring rape, mustard or false flax, of blue lupine with safflower or false flax, of spring wheat with linseed or false flax and of linseed with false flax were screened. Productivity per area was increased in many cases and nutrient contents of plants in the mixtures were frequently elevated com-pared to sole cropping systems. Nutrient demand of mixed cropping is elevated due to its higher productivity and often determined by the suppressive partner.

Einleitung und Zielsetzung: Die Integration von Ölfrüchten in die Fruchtfolge ökologisch wirtschaftender Betriebe scheitert oft an Anbaurisiken, die durch Schädlingsbefall (z. B. Raps) und Verunkrau-tung (z. B. Öllein) gegeben sind. Ökologisch erzeugtes Öl erzielt jedoch hohe Markt-preise. Zudem sind die Presskuchen aus der Ölherstellung in der Tierfütterung will-kommene Lieferanten für Energie, Eiweiß und Aminosäuren. Mischfruchtanbau mit Ölpflanzen (PAULSEN et al. 2003) ist eine Anbaumethode für Ölpflanzen, die zwar nur geringe Ölfruchterträge erwarten lässt, aber zu einer insgesamt höheren Flächen-produktivität führen kann. Positiv auswirken können sich hier z. B. unterschiedliche Durchwurzelungstiefen, Stützwirkungen, Wurzelausscheidungen, Beschattungseffekte sowie Stickstoffanreicherungen durch Leguminosen. Es sollte ermittelt werden, ob Mischfruchtanbausysteme die im Boden verfügbaren Nährstoffe (N, P, K, S, Mg), z. B. durch räumliche oder zeitliche Unterschiede des Wachstums der verschiedenen Ge-mengepartner, besser ausnutzen können als Reinanbausysteme oder ob es zu direk-ten oder indirekten Konkurrenzbeziehungen der Pflanzen um Nährstoffe kommt (BAL-SCHUN & JACOB 1972, KRANTZ & JACOB 1977 a und b). Die Erfassung der Nährstoffgehalte und -entzüge bildet eine Grundlage für die Fruchtfolgegestaltung und Düngung im ökologischen Landbau. Darüber hinaus ist die Nährstoffversorgung eine entscheidende Größe für die Ausbildung ausreichender Produktqualitäten.

Methoden: Es wurden zweijährige Feldversuche an vier Standorten in Deutschland durchgeführt (Trenthorst (SH): TRT, Wilmersdorf (BB): WIL, Gülzow (MV): GLZ und Pfaffenhofen (BY): PFA). Folgende Mischfruchtanbausysteme wurden in randomisierten Blockanla-

1Institut für ökologischen Landbau, Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL), Trenthorst 32, 23847 Westerau, Deutschland, hans.paulsen@fal.de

78 Boden

gen mit einem Reihenabstand von 12,5 cm in alternierenden Reihen (Abb. 1) ange-baut. Die Saatstärken in Körner/m2 sind in Klammern angegeben: W-Raps x W-Gerste (35/175), W-Raps x W-Erbsen (35/40), W-Raps x W-Roggen (35/140), S-Erbsen x S- Raps (60/50), S-Erbsen x Weißer Senf (60/40), S-Erbsen xLeindotter (80/360), Blaue Lupine x Saflor (75/75), Blaue Lupine x Leindotter (100/360), S-Weizen x Leindotter (200/360), S-Weizen x Öllein (200/400) und Öllein x Leindotter (400/360). Zusätzlich wurden alle Kulturen in Reinsaat ange-baut. Korn- und Strohproben wurden nach Säureaufschluss an der ICP-OES auf P, K, Mg und S analysiert, die N-Gehalte im Korn per Elementaranalyse nach Dumas und bei denStrohproben nach dem Kjehldahl-Verfahren. Die Stroherträge wurden durch m2-Schnitt vor der Ernte bestimmt, die Korner-träge entstammen dem Parzellendrusch. Die Biomasseerträge wurden aus Korn- und Strohertrag ermittelt. Die Versuche wurden nach Kleegras angelegt. Die Bodennähr-stoffversorgung mit P, K und Mg sowie die pH-Werte lagen in der Versorgungsstufe C und darüber.

Ergebnisse und Diskussion:

An den Standorten und in den Anbaujahren waren die Bestände sehr unterschiedlich entwickelt. Um eine Übersicht über generelle Effekte des Mischfruchtanbaus auf die Nährstoffversorgung der Pflan-zen zu erlangen, wurden diese Unterschiede zunächst außer Acht gelassen und sind Ge-genstand zukünftiger Auswer-tungen. Deutlich wurde, dass Standort und Pflanzenart zu-nächst das Nährstoffniveau in den Pflanzen determinieren. In den Versuchen waren die Nähr-stoffgehalte bei den bisher durchgeführten Auswertungen auch nicht nachweisbar mit dem Ertrag korreliert. Es kann daher angenommen werden, dass eine eventuell verbesserte oder verschlechterte Nährstoffver-sorgung der Pflanzen im Misch-fruchtanbau gegenüber den Pflanzen gleicher Art im Rein-anbau durch spezifische Bedin-gungen des Anbausystems verursacht wurden. Um diese Effekte zu erkennen, wurden die Nährstoffgehalte von Korn und Stroh der Pflanzen in Mischsaat mit denen der jewei-ligen Reinsaaten verglichen und statistisch zu sichernde Unter-schiede aufgelistet (Tab. 1).

Abb.1: Sommerweizen und Leindotter im Mischfruchtanbau, Trenthorst 2005.

Tab. 1: N, P, K, Mg und S-Gehalte in Korn und Stroh von Mischkulturen im Vergleich zu den Gehalten der Rein-saaten, Auftreten signifikanter Effekte an vier Standorten (+ = höherer Gehalt in der Mischkultur, - = geringerer Gehalt in der Mischkultur, (+) i. d. R. höherer Gehalt der Mischkultur. Korn Stroh N P K Mg S N P K Mg S WR x + - + WG + + + + + + + + WR x WE - - + WR x + + SE WR x - - + - WRo - - - + E x (+) + SR E x + + + + + - (+) WS ++ + + E x +1 - - LD + - +++ + ++ + + E x +1 - LDbreit + ++ + ++ + + Lu x + + FD (+) + Lu x - - (+) - + LD - - + + + SW x + (+) + - - ++ - + LD + + + + (+) (+) + + SW x - - - - OL + (+) (+) ++ ++ + ++OL x + (+) + + + LD (-) + + + 1Trenthorst 04 Demonstrationsanbau.

Boden 79

Wenn Unterschiede in den N, P, K, Mg oder S-Gehalten zwischen den gleichen Kultu-ren in Reinsaat oder Mischkultur messbar waren, war die Versorgung in der Misch-kultur in der Regel besser. Die interspezifische Konkurrenz in den Mischkulturen war offensichtlich geringer als die intraspezifische Konkurrenz in den Reinkulturen. Diese Erkenntnis entspricht den Erwartungen, die eingangs an den Mischfruchtanbau ge-stellt wurden. Beim Öllein im Mischfruchtanbau mit Sommerweizen oder Leindotter sowie beim Leindotter im Mischfruchtanbau mit Erbsen waren bei fast allen Nährele-menten positive Effekte messbar (Tab. 1). Werden die Nährstoffentzüge betrachtet, zeigt sich, dass die Mischungen höhere Werte aufweisen können als die Reinsaaten. Erklärt werden, kann dies damit, dass bei den geprüften Mischungen in der Regel relative Gesamterträge (RYT) > 1 (DE WIT & VAN DEN BERG 1965) auftraten und somit höhere Flächenproduktivitäten gegenüber der Reinsaat vorliegen.

Abb. 2: Mittlere Kornerträge von Öllein und Leindotter im Mischfruchtanbau und in Reinsaat, Feldversuche in Trenthorst, Wilmersdorf, Pfaffenhofen und Gülzow 2004 und 2005 [dt ha-1].

In Abb. 2 sind die erzielten Kornerträge von Öllein im Mischfruchtanbau mit Leindotter dargestellt. Die eingezeichnete Linie verbindet die auf den Achsen eingezeichneten Erträge der beiden Reinsaaten für den Standort Trenthorst in 05 und kennzeichnet einen RYT von 1. Der Gesamtertrag der Mischung liegt mit 3,3 dt ha-1 Öllein und 20,6 dt ha-1 Leindotter rechts dieser Linie und hat einen RYT-Wert von 1,14. Die Nähr-stoffentzüge der Mischung Öllein x Leindotter liegen dabei in der Regel über dem Entzügen des Ölleins in Reinsaat (Tab. 2). Die Mischung wird vom Leindotter domi-niert, und das Ertragsniveau und der Nährstoffentzug der Mischung deutlich nach oben verschoben; in den Bereich den auch der Leindotter in Reinsaat erreicht.

Tab. 2: N, P, K, Mg und S-Aufnahme von Korn und Stroh von Öllein in Mischfruchtanbau mit Lein-dotter im Vergleich zur Aufnahme der Reinsaaten, Auftreten signifikanter Effekte an vier Standor-ten und in zwei Jahren (+ = höhere Aufnahme …, - = geringere Aufnahme durch die Mischkultur OLLD versus OL OLLD versus LD Korn und Stroh Stroh Korn und Stroh Stroh N P K Mg S N P K Mg S N P K Mg S N P K Mg STRT 04 + + TRT 05 + + + + + + + + + + + + +WIL 04 + + + + WIL 05 + + + + PFA 04 + + + + + + + + + + + + + +PFA 05 - + + + + GLZ 04 + + + + + + + + +

3.3, 20.6

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20Öllein [dt ha

-1]

Lein

dotte

r [d

t ha-1

]

TRT 04TRT 05WIL 04WIL 05PFA 04PFA 05GLZ 04

OL LD RYT2.8 12.1 1.103.3 20.6 1.14

2 15.4 1.270.7 6.4 1.392.1 5.8 1.57

5 1.1 0.851.1 1.6 5.98

80 Boden

Höhere Biomasseerträge führten hier zu höherer Nährstoffaufnahme. Der dominante Partner determinierte die Nährstoffaufnahme der Gemenge. Beim Gemengeanbau von Leguminosen mit Nicht-Leguminosen, z. B. beim Anbau von Erbse und Leindot-ter, trat in der Mehrzahl der Fälle ebenfalls ein durchaus relevanter erhöhter P, K, Mg und S-Bedarf gegenüber der Reinsaat der Kulturen auf (Tab. 3).

Tab 3: N, P, K, Mg und S-Aufnahme von Korn und Stroh von Erbsen und Leindotter im Mischfruchtanbau im Vergleich zur Aufnahme der Reinsaat, Auftreten signifikanter Effekte an vier Standorten und in zwei Jahren (+ = höhere Aufnahme …, - = geringere Aufnahme durch die Mischkultur). ELD Korn und Stroh Stroh vs. E N P K Mg S N P K Mg S TRT 04 +3 +31 +2 +2 +10 +34 +4 +8 TRT 05 +3 +19 +2 +6 +16 +2 +7 WIL 04 +17 +2 +44 +2 +8 +70 +12 +54 +6 +18 WIL 05 +1 +14 +3 +6 +1 +3 PFA 04 +3 PFA 05 GLZ 04 GLZ 05 +1 +15 +9 +2 +3 ELD vs. LD N P K Mg S N P K Mg S TRT 04 +20 -1 +23 TRT 05 +6 +2,4 +2 +68 +29 +2 WIL 04 +4 WIL 05 +9 +6 +0,6 PFA 04 +24 +3 +43 +2 +1,5 +73 +9 +58 +3,5 +3 PFA 05 +22 + 2 +1 +98 +9 +24 +2,9GLZ 04 GLZ 05 +11 +1 +8 +1,7 0,6 +16 +10 +1,5 +1,3

Schlussfolgerungen:Die Messungen zeigen, dass, beim Mischfruchtanbau mit Ölfrüchten eine verbesserte Nährstoffversorgung der Kulturpflanzen gegenüber der Reinsaat auftreten kann. Die Nährstoffaufnahme der Mischungen war in der Regel höher als die Nährstoffaufnahme der Reinsaaten. Die Nährstoffaufnahme orientiert sich bei Mischungen, die von einem Mischungspartner stark dominiert werden an der Nährstoffaufnahme des dominante-ren Partners. Bei Mischungen in denen Verdrängungsprozesse weniger stark ausge-prägt sind, kommt es eher zu einer Addition der Nährstoffansprüche.

Danksagung: Diese Arbeit wurde durch das Bundesprogramm ökologischer Landbau gefördert.

Literatur: Balschun H., Jacob F. (1972): Interspecific competition among Linum usitatissimum L. and species of Camelina. Flora 161 (1-2), 129 S.

Kranz E., Jacob F. (1977a): Competition of Linum with Camelina for minerals. 1. Uptake of sulphate-S-35. Flora 166 (6): 491-503.

Kranz E., Jacob F. (1977b): Competition of Linum with Camelina for minerals. 2. Uptake of P-32-phosphate and Rb-86. Flora 166 (6): 505-516.

Paulsen H. M., Dahlmann C., Pscheidl M. (2003): Anbau von Ölpflanzen im Mischanbau mit anderen Kulturen im ökologischen Anbau. In: Freyer B (ed) Beiträge zur 7. Wissenschaftstagung zum Ökologi-schen Landbau : ökologische Landbau der Zukunft , 24.-26. Februar 2003 in Wien.

Wit de C. T., Berg van den J.P. (1965): Competition between herbage plants. Neth J Agric sci 13:212-221.

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Der Dauerbeobachtungsversuch Trenthorst - Ertragsentwicklung in verschiede-nen Fruchtfolgen und Kulturen 2003 bis 2005

Long-term monitoring Trenthorst – development of yields of different rotations and crops 2003 to 2005

D. Schaub1, H. M. Paulsen1, H. Böhm1 und G. Rahmann1

Keywords: long-term monitoring, production systems, soil fertility, plant nutrition

Schlagwörter: Dauerbeobachtungsversuch, Betriebssysteme, Bodenfruchtbarkeit, Pflanzenernährung

Abstract: Only few long-term trials under temperate climate analyse the effect of different crop rotations. To compare various crop rotations (two cash crop and three livestock farms) under the same site conditions the long-term monitoring Trenthorst was established in 2003. A detailed description of the study is given in SCHAUB et al. (2007). The follow-ing paper presents the yields of three farms (dairy, cash crop and mixed) for the years 2003 to 2005. The dairy and cash crop farm obtained similar average yields, whereas the yields of the mixed farm were lower. This can be attributed to more inhomogene-ous fields and to the oil crops in the rotation of the mixed farm, which led to a lower yield potential of the rotation and to weed problems.

Einleitung und Zielsetzung: Obwohl die Fruchtfolge im ökologischen Landbau eine zentrale Rolle spielt, befassen sich relativ wenige Dauerversuche mit einem Vergleich verschiedener Fruchtfolge-varianten unter gemäßigten Klimabedingungen. Zumeist handelt es sich um Parzel-lenversuche, so dass die Untersuchungsbedingungen von der Situation auf Praxisbe-trieben abweichen und betriebliche Kreisläufe in viehhaltenden Betrieben oft nur simuliert werden können. Um verschiedene ökologische Fruchtfolgen unter Praxis-bedingungen vergleichen zu können, wurde 2003 der Dauerbeobachtungsversuch Trenthorst eingerichtet. Der vorliegende Artikel stellt die Ertragsentwicklung für drei ausgewählte Teilbetriebe (Marktfrucht-, Milchvieh- und Gemischtbetrieb) in den Jah-ren 2003 bis 2005 dar.

Methoden:Der Versuchsbetrieb Trenthorst liegt ca. 15 km südwestlich von Lübeck auf lehmigen Böden und ist seit 2003 vollständig auf den ökologischen Landbau umgestellt. Eine genaue Beschreibung des Dauerbeobachtungsversuchs (DB) und der Standort-bedingungen sind bei SCHAUB et al. (2007) zu finden. Tab. 1 und 2 geben einen Überblick über die hier betrachteten Fruchtfolgen und die dazugehörigen Boden-verhältnisse.

Tab. 1: Bodenverhältnisse der betrachteten Betriebe im Dauerbeobachtungsversuch Trenthorst. Körnungsanteil [%] Betrieb

Sand Schluff Ton Corg [% in TM] nur Acker

Boden-/Ackerzahl

Marktfrucht klein 41,6 35,9 20,7 1,37 57/54 Milchvieh 44,3 34,4 19,7 1,32 56/54 Gemischt 38,6 37,4 23,4 1,22 56/54

1Institut für Ökologischen Landbau, Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft, Trenthorst 32, 23847 Westerau, Deutschland, dagmar.schaub@fal.de

82 Boden

Tab. 2: Flächen, Tierbestände sowie Fruchtfolgen der betrachteten Betriebe des Dauerbeobach-tungsversuchs Trenthorst Betrieb Acker- bzw.

Grünland-fläche [ha]

Tierbestand Fruchtfolge (seit 2003)

* Kleegras-UntersaatMarktfrucht (MaB)

31 - Kleegras – Winterweizen – Hafer – Erbse – Winterraps – Triticale*

Milchvieh (MiB)

64/39 70 Milchkühe u. Kälber

2j. Kleegras – Winterweizen – Hafer/ Acker-bohnen – Erbsen/Sommergerste – Triticale*

Gemischt (GB)

60/50 50 Mutterziegen u. Lämmer sowie Jung-rinder des MiB

Kleegras – Winterraps – Erbse/ Leindotter –Winterweizen – Öllein – Triticale*

Zur Ertragsbestimmung der Marktfrüchte wurden an jedem DB-Punkt 2 m² von Hand beerntet. Die ermittelten Erträge an den vier bzw. acht DB-Punkten eines Schlages wurden als Messwiederholungen für den Ertrag des Gesamtschlages betrachtet. Zur Auswertung wurden in SPSS (Version 12.0) Varianzanalysen durchgeführt und die Mittelwerte mit Hilfe des LSD-Tests (bei Varianzhomogenität) bzw. des Dunnett-T3-Tests (bei fehlender Varianzhomogenität) verglichen. Um die Erträge verschiedener Fruchtarten vergleichbar machen und einen Fruchtfolgeertrag berechnen zu können, wurden die Erträge der einzelnen Kulturen in Getreideeinheiten (GE) umgerechnet.

Ergebnisse und Diskussion: Mit Winterweizenerträgen von 56,4 dt/ha und Triticaleerträgen von 37,5 dt/ha im Durchschnitt der drei Betriebe in den ersten drei Versuchsjahren wurden gute bis sehr gute Ergebnisse erzielt.

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Milchviehbetrieb

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Gemischtbetrieb

cb a b b a a a b

Abb. 1: Durchschnittserträge der Körnerfrüchte in drei Fruchtfolgen des Dauerbeobachtungs-versuchs Trenthorst (unterschiedliche Buchstaben innerhalb eines Jahres = signifikante Unterschiede (p<0,05)).

Abb. 1 stellt die durchschnittlichen GE-Erträge der Körnerfrüchte für die einzelnen Jahre und Fruchtfolgen dar. Abgesehen von 2004 erzielten MiB und MaB ähnliche Hektarerträge. Das schlechtere Ergebnis des MaB im Jahr 2004 ist auf deutlich ver-ringerte Erträge bei Erbsen (wegen sehr starken Blattlausbefalls) und Winterweizen zurückzuführen. Würde man das Fruchtfolgeglied Kleegras einbeziehen, lägen die GE-Erträge des MiB aufgrund des zweijährigen Kleegrasanbaus deutlich unterhalb der Erträge des MaB und etwa auf gleicher Höhe wie im GB. Der GB erzielte in den ersten drei Versuchsjahren deutlich niedrigere Hektarerträge als die anderen beiden Betriebe.

Boden 83

Ursache hierfür ist das durch die Einbeziehung von Ölfrüchten geringere Ertragspo-tential dieser Fruchtfolge. Zudem ist ihre unkraut-unterdrückende Wirkung schlechter als bei den Fruchtfolgen des MaB und MiB, was stellenweise zu Problemen insbeson-dere mit Wurzelunkräutern führte. Ein weiterer Grund sind die inhomogeneren Flä-chen des GB im Gegensatz zu den recht einheitlichen Schlägen des MaB und MiB und die tendenziell schwereren Böden. Die ungünstigeren Bodenverhältnisse des GB werden auch beim Ertragsvergleich einzelner in unterschiedlichen Fruchtfolgen enthaltener Kulturen deutlich. So waren die Rapserträge im MaB trotz der ungünstigeren Vorfrucht (Erbsen gegenüber Klee-gras) meist höher als im GB (Abb. 2). Der Jahreseinfluss auf die Ertragsvarianz, verursacht u. a. durch Unterschiede im Witterungsverlauf und Schädlingsbefall, war allerdings größer als der Fruchtfolgeeinfluss. Beim Vergleich des letzten Fruchtfolge-gliedes (2003 und 2004 Dinkel, ab 2005 Triticale) erzielte der GB ebenfalls schlechte-re Erträge als der MaB.

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Marktfruchtbetrieb

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a b a b aa

Abb. 2: Durchschnittliche Kornerträge von Winterraps in zwei Fruchtfolgen des Dauerbeobach-tungsversuchs Trenthorst.unterschiedliche Buchstaben innerhalb eines Jahres = signifikante Unterschiede (p<0,05).

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-1] Milchviehbetrieb

Marktfruchtbetrieb

Gemischtbetrieb

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b a a b a ab

Abb. 3: Durchschnittliche Kornerträge von Winterweizen in drei Fruchtfolgen des Dauerbeobach-tungsversuchs Trenthorst. 2003 u. 2005 im GB Sommer- statt Winterweizen, daher hier keine Angabe, unterschiedliche Buchstaben innerhalb eines Jahres = signifikante Unterschiede (p<0,05))

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Bei Winterweizen lagen die Erträge des MiB meist am höchsten (Abbildung 3), was auf die gute Fruchtfolgeposition (nach zweijährigem Kleegras, gegenüber einjährigem Kleegras im MaB und Erbse/Leindotter im GB) zurückgeführt werden kann. Allerdings war auch hier der Einfluss des Jahres entscheidender als der Fruchtfolgeeinfluss. Zudem waren die Kleegraserträge im MiB oft signifikant höher als im MaB, so dass auch dadurch eine bessere Vorfruchtwirkung für Weizen gegeben war.

Um die Schwankungsbreite der Messungen an den vier bzw. acht DB-Punkten inner-halb eines Schlages einzuschätzen, wurde für die drei oben genannten Betriebe die Standardabweichung des Ertragsmittelwertes berechnet. Diese lag im Durch-schnitt der Jahre je nach Kultur zwischen 8 und 24 %. Um festzustellen, wie repräsentativ die auf den DB-Flächen ermittelten Erträge für den gesamten Schlag sind, wurden die DB-Erträge mit den schlagbezogenen Ertragsaufzeichnungen des Betriebes vergli-chen. Letztere lagen in der Regel unter oder innerhalb des Fehler-bereichs des jewei-ligen DB-Ertrages. Die niedrigeren Ergebnisse des Betriebes lassen sich durch Rand-effekte und die gegenüber dem Versuchswesen höheren Ernteverluste im Praxisbe-trieb erklären. Ein in die entgegengesetzte Richtung wirkender Faktor, der aber durch die oben genannten Effekte meist überkompensiert wird, sind die im Betriebsergebnis enthaltenen Verunreinigungen des Ernteguts, da für die DB Kornreinerträge ermittelt wurden. Hinzu kommt die Heterogenität innerhalb eines Schlages, die noch weiterge-hend untersucht werden muss. Insgesamt besteht jedoch ein sehr enger Zusammen-hang zwischen den beiden Ertragszahlen (Korrelationskoeffizient 0,9). Der DB-Ertrag liegt durchschnittlich 6 % über dem vom Betrieb ermittelten Schlagertrag und kann unter Berücksichtigung der oben genannten Fehlerquellen als repräsentativ für den gesamten Schlag angesehen werden.

Schlussfolgerungen: Nach den ersten drei Jahren der jeweils sechsjährigen Fruchtfolgen zeichnet sich ab, dass die Durchschnittserträge der Körnerfrüchte in der Marktfrucht- und Milchvieh-fruchtfolge in ähnlichen Größenordnungen liegen, während die Erträge in der Frucht-folge des Gemischtbetriebes tendenziell niedriger sind. Dies lässt sich zum einen auf das geringere Ertragspotential der Fruchtfolge des Gemischtbetriebes und ihre schlechtere Unkrautunterdrückungswirkung zurückführen, zum anderen auf die inho-mogeneren Flächen und tendenziell schwereren Böden.

Literatur: Schaub D., Böhm H., Paulsen H. M.und Rahmann G. (2007): Der Dauerbeobachtungsversuch Trenthorst – Konzeption und Versuchsaufbau. 9. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau, 20.-23. März 2007 in Hohenheim.

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Ökologische Landwirtschaft in den Neuen EU-Mitgliedstaaten – Ergebnisse einer Befragung zu Fruchtfolgesystemen und Nährstoffmanagement

Organic agriculture in New Member Countries of the EU - Results of a questionnaire about rotational and nutrient Management

P. von Fragstein und Niemsdorff1

Keywords: EU-New Member Countries, organic agriculture, rotational management, nutrient management

Schlagwörter: EU-Neue Mitgliedstaaten, Ökolandbau, Fruchtfolgegestaltung, Nähr-stoffmanagement

Abstract:Within the EU-Project CHANNEL a status quo-analysis on organic agriculture practice was made for all new member countries, including Romania and Bulgaria as new accession countires and Austria and Germany as old member countries. Rotational and nutrient management in crop husbandry was evaluted through ques-tionnaires answered by experts of each country. Examples of typical rotations were proved with regard to duration, share of legumes and distribution of legumes. 21 of 93 rotations were shorter than 4 years and seemed to be very susceptible to unavoidable phytosanitary and compatibility problems. 20 of 93 rotations only con-sisted of non-legumes. Correspondingly the complete N management of these rota-tional systems has to be organised through external N sources: (1) a weak point in terms of dependencies upon conventional systems (purchase of farm yard manure, organic fertilizers, etc.), (2) a weak point in terms of missing contribution of forage (grass-) legumes towards weed and humus management in the long-term perspective of organic rotations. The application of farm yard manure is common practice in most of the participating countries. The practice of mostly uncovered, unprotected manure heaps indicates another field of improvement in order to avoid excessive degradation of organic matter during storage and uncontrolled nutrient leaching. The use of fertilizers seems to be quite restricted in the partner countries. Although rotational management and the application of farm yard manure or composts can substantially contribute to nutrient balances there are still some nutrients that have to be considered separately: (1) environmental influences can cause increased Ca losses through leaching, (2) P and K have to be taken into account especially in rota-tions with a high share of root crops and other vegetables. The other fact is derived by the presented examples for crop rotations and the found necessity for external nutrient inputs which contains N in first priority, but other nutrients as well. 23 answers from 14 partner countries are hartly sufficient to reflect the described situation.

Einleitung und Zielsetzung:In dem EU-Projekt CHANNEL (FOOD-CT-2004-003375) waren alle neuen Mitglied-staaten der EU, also Ungarn, Polen, Slowenien, Tschechische Republik, Slowakische Republik, Lithauen, Lettland, Estland, Zypern und Malta, vertreten, daneben Bulgarien und Rumänien als kommende sowie Österreich und Deutschland als alte Mitgliedstaa-ten. Ziel des Projektes war es, über wesentliche Aspekte ökologischer Landwirtschaft mittels Befragungen auf administrativer Ebene, Experten-Ebene wie auch wissen-

1Fachgebiet Ökologischer Land- und Pflanzenbau, Universität Kassel, Nordbahnhofstr. 1a, Deutschland, pvf@mail.wiz.uni-kassel.de

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schaftlicher Ebene ein Bild zur Situation und dem Verständnis des Ökologischen Landbaus in den einzelnen Ländern vermittelt zu bekommen. Aus dem Bereich pflan-zenbaulicher Praxis sollen Einblicke in Fruchtfolgegestaltung sowie Nährstoffmana-gement gegeben werden.

Methoden: Ein Fragebogen wurde an alle Partner übermittelt, der mit Hilfe von Experten – im Wesentlichen Beratern des Ökolandbaus, Lehrern, zum Teil Praktikern – bearbeitet wurde. Pro Land lag mindestens einer, in einigen Fällen auch mehrere ausgefüllte Fragebögen mit durchschnittlich vier bis sechs Fruchtfolgebeispielen zur Auswertung vor. Diese erfolgte über SPSS.

Ergebnisse und Diskussion:Befragt nach typischen Fruchtfolgen des Ökolandbaus in den einzelnen Ländern wurden insgesamt 93 Fruchtfolgebeispiele angegeben. Überprüft wurden dieselben anhand der Kriterien – Dauer der Rotation, Anteil von Nicht-Leguminosen, Position der Leguminosen in den Rotationen. Inwieweit die benannten Beispiele dem Anspruch ‚Geeignet für den Ökolandbau’ genügen, erscheint in einigen Fällen außerordentlich zweifelhaft (Abb. 1). 6 Fruchtfol-gen wiesen nur eine zweijährige, 15 eine dreijährige Dauer auf. Aus phytopathologi-scher Sicht wie auch aus Gründen der Inkompatibilität, insbesondere unter den Le-guminosenarten, sind diese Beispiele kritisch zu beurteilen und in ihrer Nachhaltigkeit zu hinterfragen. Die übrigen Beispiele (72 von 93) entsprachen eher der Praxis im Ökologischen Landbau und wiesen Längen zwischen 4 und 12 Jahren auf.

Abb. 1: Fruchtfolge-Beispiele mit unterschiedlicher Dauer [N = 93].

Ein weiteres entscheidendes Kriterium für die Tragfähigkeit einer Fruchtfolge im Öko-logischen Landbau ist deren Anteil an Leguminosen, insbesondere an solchen des Feldfutterbaus als wesentliche Säule zum Aufbau und Erhalt der Bodenfruchtbarkeit (DAVIS & ABBOT 2006). Die Überprüfung der 93 Fruchtfolge-Beispiele ließ erkennen, dass 20 keine Leguminosen aufwiesen (Abb. 2). Da die Zuordnung zwischen Futterle-guminosen, Körnerleguminosen und Leguminosen im Gemengeanbau unterschied, lassen sich die leguminosen-freien Fruchtfolgen klar benennen, während Fruchtfolgen mit Leguminosen-Anteilen weiterer Differenzierung bedürfen. Ein- oder zweijährige legume Feldfutter sind wesentliche Stützen für Humus und N-Bilanz von Fruchtfolgen (KÖPKE & KELLER 1997, LEITHOLD & HÜLSBERGEN 1997). Von den vier gezeigten Beispielen (Tab. 1) sind die ersten beiden Folgen in ihrer Sequenz insofern kritisch zu beurteilen, da sie das Feldfutter direkt auf die Kör-nerleguminosen folgen lassen und dadurch geringere Fixierleistungen der Luzerne ausgelöst werden dürften. Die vierjährige Periode abtragender Kulturen sollte nach

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der zweiten Getreidekultur jeweils durch die Erbse unterbrochen werden, um deren Fruchtfolgewirkung optimal auf die Nachkulturen umsetzen zu lassen. Dies ist eines von mehreren Beispielen mit offensichtlichem Optimierungsbedarf hinsichtlich der Position einzelner Kulturen. Obschon Maßnahmen wie optimale Fruchtfolgegestal-tung, Gründüngung, Streifenanbau, Mischanbau als wesentliche Voraussetzung für die Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit in demselben Projekt von allen Partnern eingeschätzt wurde (HARTL 2006), belegen die benannten Beispiele einen dringen-den Bedarf für intensive Schulung der Beratung, der Praxis sowie junger Landwir-te/Landwirtinnen und Gärtner/innen vor Beginn ihrer Karriere.

Abb. 2: Anteile der Nicht-Leguminosen in den Fruchtfolge-Beispielen [N = 93].

(1) (2) (3) (4) Tab. 1: Luzerne Luzerne Luzerne Rotklee Beispiel Luzerne Luzerne Weizen Rotklee für Fruchtfol-

gen Weizen Weizen Hirse Roggen und deren Mais Dinkel Roggen Gerste Klassifizierung Gerste Gerste Erbse Roggen Roggen Hafer Erbse Erbse

Jahre 7 7 4 6 Futter-Leg (%) 29 29 25 33 Körner-Leg (%) 14 14 0 17 Gemenge (%) 0 0 0 0 Nicht-Leg (%) 57 57 75 50

Als wesentliche Maßnahmen des Nährstoffmanagements wurden Fruchtfolge (86%), Hofdünger- (79%) und Kompostanwendungen (57%) sowie Einsatz von Zukaufdün-gern (64%) angegeben. Bezüglich der Stallmist- und Kompost-Pflege überwogen die Antworten für Nichtabdeckung (79% vs. 43% bzw. 57% vs. 50%). Die sehr begrenzte Anzahl benannter Zukaufdünger in den einzelnen Ländern – lediglich 23 Antworten von 14 Projektpartnern – lässt auf unausgewogene Nährstoffbilanzen schließen. Dies deckt sich mit Ergebnissen aus Befragungen ökologisch bewirtschafteter Gemüsebau-Betriebe (v. FRAGSTEIN et al. 2004), deren Fokus hauptsächlich auf ausreichender N-Versorgung lag und nur noch untergeordnet die Versorgung mit Kalium oder ande-ren Nährstoffen erkennen ließ.

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Nicht-Leguminosen

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Die Bewertung der Fruchtfolgen basiert auf Angaben, die als typisch für die ökologi-sche Bewirtschaftung in den einzelnen Ländern wiedergegeben wurden. Entspre-chend können diese auch nicht über etwaige Überprüfungen am konkreten Beispiel in weiterführenden Analysen aufgrund fehlender standortspezifischer Daten nachge-zeichnet werden, wie etwa mittels Humus-, Nährstoff- oder Energiebilanzen oder spezifischer Vor- und/oder Nachfruchteffekte.

Schlussfolgerungen: Das Fruchtfolgemanagement erscheint in vielen Fällen optimierungsbedürftig, (1) wenn die Dauer von Rotationen vier Jahre unterschreitet, (2) wenn Rotationen auf-grund fehlender Leguminosen vollständig auf N-Zufuhr über Wirtschaftsdünger oder zugekaufte organische Handelsdünger angewiesen sind, (3) wenn die Anordnung von aufbauenden und zehrenden Kulturen nicht ausbalanziert ist. Das Nährstoffmanagement wird in allen Ländern im Wesentlichen über Fruchtfolge-gestaltung und Einsatz von Hofdüngern bestimmt. Bei letzteren lassen die Antworten zu einer Verbesserung in der Hofdüngerpflege anraten, um über Abdeckungen Quali-täts- und Nährstoffverlusten vorbeugen zu können. Die geringe Anzahl an benannten Düngern lassen ein grundsätzliches Überdenken der P- und K-Versorgung angebracht erscheinen, im Besonderen bei Fruchtfolgen mit hohen Anteilen an Feldgemüsearten. Regelmäßige Bodenuntersuchungen sollten begleitend für die Erstellung von Dünge-plänen und Nährstoffbilanzen vorgenommen werden.

Danksagung: Das Projekt wurde aus Mitteln des 5. Rahmenprogramms der EU (FOOD-CT-2004-003375) finanziert. Dank gilt außerdem den Projektteilnehmern für die Beschaffung aller Informationen.

Literatur: Davis J., Abbott L. (2006): Soil fertility in organic farming systems. In: Kristiansen, P., Taji, A., Reganbold, J. (eds.): Organic agriculture – a global perspective. CSIRO Publishing, Collingwood VIC: S. 25-52.

Hartl W. (2006): Results of the soil fertility questionnaire. In:, final conference, ‘Budapest confer-ence 060406 kurz.pdf’, http://www.channel.uni-corvinus.hu (Abruf: 01.10.2006).

Fragstein und Niemsdorff P. von, Geyer B., Reents H. J. (2004): Status Ökologischer Gemüsebau – Betriebsbefragungen. Projektbericht, BLE-Projekt-02OE222.

Köpke U., Keller E. R. (1997): Ökologischer Landbau. In: Keller E. R., Hanus H., Heyland K. U. (Hrsg.): Handbuch des Pflanzenbaus, Eugen Ulmer Verlag, Stuttgart, Bd. 1, Grundlagen der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion, S. 625-702.

Leithold G., Hülsbergen K. J. (1997): Grundlagen und Methoden zur Humusbilanzierung im Ökolo-gischen Landbau. In: Köpke, U. (Hrsg.), Beiträge zur 4. Wissenschaftstagung Ökologische Land-wirtschaft, Schriftenreihe, Institut für Organischen Landbau, 4: S. 56-62.